Учебное пособие 2119

7.6.4.Улучшение эксплуатационных параметров стабилизации осадков в аэробных и анаэробных условиях

Осадки на станции аэрации составляют 0,5-1,5 % от количества обрабатываемых сточных вод, но их стабилизация требует огромных средств, которые соизмеримы с затратами на весь комплекс очистки сточных вод тех же станций.

Причиной высоких затрат на стабилизацию осадков является низкая производительность типовых конструкций сооружений и нерациональный выбор технологии.

Разделение кислой и щелочной фаз брожения по разным ёмкостях реализовано в конструкции, защищённой ав. св. СССР № 1390198 (рис. 26).

Рис. 26. Метантенк ав. св.СССР № 1390198:

1–герметичный резервуар; 2 – горловина; 3 – перекрытие; 4, 8 - разделительная перегородка; 5 – наружная камера уплотнения сброженного осадка; 6 и 7 - трубопроводы отвода уплотнённого сброженного осадка и иловой воды; 9 – внешняя камера метанового брожения; 10 – центральная камера кислого брожения; 11 – трубопровод подачи исходного осадка; 12 – паропровод; 13 – окна; 14 – защитный кожух; 15, 16 – патрубки отвода газов кислого и метанового брожения; 17, 18 – трубопроводы отвода газа; 19, 20 – компрессоры; 21, 22 – газораспределительные устройства

Анализ эксплуатационных данных показал ряд повторяющихся недостатков, которые отрицательно влияют на производительность сооружений стабилизации и на качество конечного продукта: конструктивные; технологические, а также дал возможность выявить преимущества того или иного типа стабилизаторов. На основе глубоких исследований предложены пути интенсификации (см. табл.6 и 7). По результатам многофакторных исследований, автором (совместно с сотрудниками кафедры) разработаны новые высокоэффективные конструкции метантенков и аэробных стабилизаторов, и найдены для них технологические параметры, позволяющие интенсифицировать процесс стабилизации и обеспечить повышение влагоотдающих свойств осадков.

Новая конструкция установки для раздельной стабилизации осадка и ила сточных вод (патент РФ № 2133228) позволяет снизить капитальные и эксплуатационные затраты и повысить её производительность, за счёт оптимальных условий ведения процессов: аэробной стабилизации ила и анаэробного сбраживания осадка.

101

Рис. 27. Установка для раздельной стабилизации осадка и ила сточных вод патент РФ № 2133228:

1 – аэробный стабилизатор; 2 – трубопровод подачи ила; 3 – водослив; 4 – перегородка; 5, 14 – переливное окно; 6 – метантенк; 7 – камера минерализации; 8 – камера биокоагуляции с дегазацией; 9 – камера сгущения стабилизированного осадка; 10, 29 – аэратор; 11 – поперечная перегородка; 12 – разделительная перегородка; 13 – ёмкость кислого сбраживания; 15 - ёмкость щелочного сбраживания; 16 – перегородки; 17 – перепускной канал; 18, 24 – окно; 19 – трубопровод подачи сырого осадка; 20 – автоклав; 21 – патрубок; 22 – трубопровод подачи питательного субстрата; 23 – стенка; 25 – направляющая пластина; 26 – камера флотации осадка во взвешенном слое; 27, 32 – лоток для сбора иловой воды; 28 – полочный осадитель; 30 – поворотные пластины; 31 – выпускное окно; 33 – трубопровод отвода иловой воды; 34 – перфорированный коллектор подачи пара; 35 – трубопровод подачи пара; 36, 37, 41, 44 - эжекторы; 38, 39 – трубопроводы подачи биогаза; 40 – трубопровод подачи стабилизированной смеси уплотнённого осадка и пара; 42 – трубопровод подачи стабилизированной смеси; 43– перфорированная труба подачи стабилизированной смеси; 45, 48 – трубопроводы; 46 – коллектор подачи сжатого воздуха; 47 – эрлифт; 49 – бункер для сбора и отвода стабилизированной уплотнённой смеси ила и осадка; 50 – поддон; 51 – вибратор; 52 – трубопровод отвода смеси

102

Таблица 7 Недостатки и преимущества типовых аэробных стабилизаторов и пути их интенсификации

Перечисленные приёмы интенсификации сооружений позволяют после реконструкции увеличить в 1,5 раза производительность метантенков и аэробных стабилизаторов по сравнению с их типовыми аналогами.

104

105

7.6.5. Интенсификация работы фильтров для механического обезвоживания осадков

Всвязи с наличием большого числа осадков с повышенным гидравлическим сопротивлением возникает необходимость в повышении производительности фильтров. Это может быть достигнуто путём увеличения поверхности фильтрования отдельных фильтров и повышения скорости фильтрования за счёт создания оптимальных условий разделения суспензий.

Внастоящее время поверхность фильтрования некоторых барабанных вакуум-фильтров достигает 140 м2, дисковых – 300 м2, карусельных – 190 м2, ленточных – 25 м2.

Оптимальные условия разделения суспензий можно обеспечить с помощью трёх групп способов: конструктивных; технологических; физикохимических.

Конструктивные: автоматизация процессов фильтрования, реверсивное (при малой толщине осадка), динамическое (при непрерывном смывании осадка), неодномерное (при образовании осадка на цилиндрической поверхности с малым радиусом кривизны) и вибрационное фильтрование.

Технологические состоят в том, что выбирают оптимальные значения толщины осадка, разности давлений, концентрации суспензии, а также проводят предварительную классификацию твёрдых частиц суспензии на тонко и грубодисперсные.

Физико-химический способ сводится к физико-химическим воздействиям на суспензию, обусловливающими значительное уменьшение удельного сопротивления осадка.

Врезультате выбора надлежащих условий образования суспензий (температура, концентрация и др.) можно увеличить размер твёрдых частиц, получить кристаллические частицы вместо аморфных, предотвратить образование смолистых и коллоидных примесей; при этом удельное сопротивление осадка для отдельных суспензий может быть уменьшено в десятки раз.

Интенсификация работы фильтров для механического обезвоживания осадков [5, с.10-11]

Наряду с другими дорогостоящими и не всегда оправданными средствами и методами для обезвреживания природных, сточных вод и их осадков от яиц гельминтов в настоящее время получают распространение овицидные препараты серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ».

Препарат, применяемый в микродозах и не содержащий токсичных компонентов, способен обеспечить полную дегельминтизацию, вызывая

105

106

естественную гибель яиц гельминтов, не оказывая при этом влияния на метаболизм биоценоза активного ила, почву и здоровье человека. Максимальная эффективность дегельминтизации сточных вод составляет 99,9 %; отдельно осадков сточных вод - 95 98 %. Высокая эффективность воздействия препарата «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» на сырой осадок достигается дозой 10 мг/м3 и временем контакта 18 суток. При этом в обработанном осадке не обнаруживается жизнеспособных яиц гельминтов.

Механическое обезвоживание с использованием современных синтетических флокулянтов позволяет быстро обезвоживать любые виды осадков сточных вод (сырые и сброженные осадки, уплотненные избыточные илы и их смеси), не зависит от климатических условий, обеспечивает сокращение объемов и площадей для хранения и последующей переработки шлама и возможность его утилизации в печах сжигания на месте. Различные типы оборудования для механического обезвоживания обеспечивают получение осадка влажностью 7080%.

При всех перечисленных достоинствах механического обезвоживания оно имеет ряд недостатков:

-большие энергетические и эксплуатационные затраты по обслуживанию машин и содержанию цеха с мощной вентиляцией;

-необходимость высококвалифицированных кадров для обслуживания машин;

-большие затраты на автотранспорт по вывозу кека до полигонов хранения или до участков его переработки;

-большие дозы флокулянтов (4,5-7,0 кг/т сухих, в зависимости от вида и влажности осадков) и большое количество воды питьевого качества для их разведения.

Интерес к методам механического обезвоживания осадков и их интенсивное развитие в последние годы не снижает роли иловых площадок, которые для большинства ОСК России до сих пор являются как основными, так и резервными сооружениями для обезвоживания и подсушки осадков. По-видимому, они будут применяться и в ближайшем будущем.

7.6.6. Интенсификация работы иловых площадок

В современных условиях рядом специалистов предложены следующие возможные способы улучшения работы иловых площадок:

1)водонепроницаемое основание;

2)дренажная система с горизонтальными и вертикальными дренирующими элементами;

3)система регенерации дренирующих элементов воздухом и водой;

4)дренажная система выполнена из четырёх слоёв фильтрующего сыпучего материала крупностью фракций в слоях снизу вверх от 10-15, 5- 10, 3-5 и 1,3 мм;

106

107

5)вертикальные элементы выполнены из стеклопластиковых фильтровальных труб, покрытых фильтровальной тканью. Эффективная работа иловых площадок обеспечивается при общей площади дренажной системы 7-10 % от площади иловых площадок (из них вертикальные 0,2-2 %, горизонтальные 6-8 % - от общей площади иловых площадок). Увеличение максимальных значений процента дренажа не приводит к росту производительности иловых площадок, значительно усложняет механизиро-

ванную уборку подсушенного осадка.

Удельная нагрузка по пп.1-5 увеличивается до 3-4 м3/(м2 год);

6)использование флокулянта при обработке образующегося избыточного ила позволяет увеличить удельную нагрузку по осадку в 3-4 раза [5, с.17] и снизить во столько же раз эксплуатационные затраты в сравнении с процессом обезвоживания центрифугированием [5, с.15];

7)одним из технологических приемов, оказывающих существенное влияние на интенсивность обезвоживания осадка, является замораживание. Наблюдения за работой иловых площадок свидетельствуют о том, что после зимнего промораживания и весеннего таяния обезвоживание осадка на иловых площадках идет более интенсивно. Использование этого явления позволяет значительно интенсифицировать процесс обезвоживания осадков в естественных услови-

ях (RU 2393122) использование флокулянта, содержащий полиэтиленоксид с молекулярной массой не менее 1·106 снижает гидравлическое сопротивление трения воды и других водных сред. Осадок при введении в него флокулянта, содержащего высокомолекулярный полиэтиленоксид, приобретает свойства «скользкой воды». При подаче такого осадка на площадку он хорошо растекается по поверхности намороженного ранее слоя и даже в условиях низких температур до замерзания успевает выделить большую часть иловой воды. Высота слоя не ограничивается нормативными данными и может быть любой, в зависимости от объема разового напуска накопленного осадка.

Особенность флокулянтов на основе полиэтиленоксида состоит в том, что обработанные им осадки структурируются, образуя стабильную пространственную систему сквозных каналов и пустот, сохраняющую свои свойства при вторичном смачивании. Именно этот эффект позволяет достигать результатов, сравнимых с результатами механического обезвоживания в любых климатиче-

ских зонах страны: для холодного климата (µ 1,0-0,7) и тем более жаркого

(µ 1,2-1,6).

Благодаря антифризным свойствам полиэтиленоксида температура замерзания осадка несколько понижается и твердые частицы в сфлокулированном осадке под действием гравитации успевают опуститься вниз. В оставшемся на площадке слое осадка твердые частицы концентрируются внизу слоя, а вверху - иловая вода, которая при замерзании превращается в лед.

В качестве водоотводящих устройств могут использоваться колодцы типа «монах», шиберы, шандоры и т.д., способные отводить отделившуюся иловую воду до ее промерзания.

107

108

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Приём в эксплуатацию канализационных очистных сооружений.

2.Основные работы, выполняемые в процессе временной эксплуатации очистных сооружений канализации.

3.Основные задачи эксплуатации канализационных очистных сооружений.

4.Точки отбора проб на анализ, их привязка к элементам канализационной очистной станции.

5.Привязка точек отбора проб сточных вод к схеме канализационных очистных сооружений.

6.Штат обслуживающего персонала очистных сооружений и их основные обязанности при эксплуатации очистных сооружений канализации.

7.Основные обязанности дежурного персонала по технологическому контролю очистных сооружений канализации.

8.Основные технологические параметры, анализируемые при эксплуатации сооружений механической очистки сточных вод.

9.Основные технологические параметры сооружений биологической очистки, анализируемые в процессе эксплуатации очистных сооружений канализации.

10.Основные показатели, характеризующие работу сооружений по обработке осадков сточных вод:

а) сооружений стабилизации осадков; б) иловых площадок;

в) сооружений механического обезвоживания осадков; г) вакуум-фильтров; д) центрифуг;

е) термической сушки осадков.

11.Каковы основные направления интенсификации работы находящихся в эксплуатации сооружений очистки сточных вод?

12.Какова основная идея создания новых элементов и конструкций сооружений очистки сточных вод?

13.Пути повышения производительности решёток очистных сооружений канализации.

14.Пути повышения производительности песколовок очистных сооружений канализации.

15.Пути повышения производительности отстойных сооружений очистных сооружений канализации.

16.Основные конструктивные недостатки сооружений стабилизации осадков сточных вод.

17.Основные технологические недостатки сооружений стабилизации осадков сточных вод.

108

109

18.Основные показатели технологических параметров контролируемых при эксплуатации решёток очистных сооружений канализации.

19.Документ, на основании которого создаются Государственные приёмочные комиссии по сдаче объектов водоснабжения и канализации в эксплуатацию?

20.Как влияет изменение технологических параметров первичных отстойников на эксплуатацию всего комплекса очистной станции канализации?

21.Резервы существующих мощностей очистных сооружений канализации на случай перегрузки их в 1,5-2 раза.

22.Как влияет на количество газа, получаемого в процессе сбраживания

вметантенке, состав обрабатываемого осадка сточных вод?

23.За счёт чего в метантенках можно ускорить процесс сбраживания и одновременно увеличить удельный выход газа?

24.Каким образом можно уменьшить влажность осадка, подаваемого в метантенки?

25.За счёт каких конструктивных изменений и технологических режимов в сооружениях механической очистки сточных вод можно повысить эффект обработки осадка?

26.Какие причины могут вызвать ухудшение качества обработки осадка

вметантенках?

27.За счёт каких конструктивных изменений в сооружениях механической очистки сточных вод можно повысить эффект обработки сточных вод перед биологической очисткой?

28.Как влияет режим и качество работы решёток и песколовок на состав и процесс сбраживания осадков в метантенках?

29.Каким образом можно повысить производительность вакуумфильтров на действующих станциях аэрации?

30.Что произойдёт в аэротенках, если в регенераторы будет поступать ил с более высокой концентрацией, но прежнего объёма?

31.Каким образом, не изменяя объёма аэротенков (при существующих условиях), можно ускорить процесс очистки сточных вод?

32.Дать характеристику изменения параметров работы сооружений биологической очистки сточных вод при выводе на ремонт части первичных отстойников.

33.В какой степени влияет изменение режима работы первичных отстойников на режим биологической очистки сточных вод?

34.Каким образом можно снизить затраты средств на обработку осадка и ила?

109

110

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Функционирование систем водоснабжения и водоотведения связано с проведением основных и вспомогательных операций: согласованием новых проектных решений, надзором за строительством, приёмкой в эксплуатацию и эксплуатацией системы и каждого её элемента; обеспечением их взаимосвязи; периодическими осмотрами, ремонтами самого разнообразного оборудования и ёмкостей; предотвращением и ликвидацией аварий. При этом система должна полно и бесперебойно обеспечивать потребителей водой надлежащего качества и отводить от них сточные воды на очистку и после очистки сбрасывать их в водоём.

Водоснабжение и канализация являются крупнейшими отраслями жилищно-коммунального хозяйства страны. На их долю приходится значительная часть основных фондов. Уровень эксплуатации этих систем влияет на результаты решения экономических, социальных вопросов, непосредственно связанных с благосостоянием людей.

Обеспечение населения достаточным количеством доброкачественной питьевой воды – важная специальная задача. Однако производство питьевой воды высокой санитарной надёжности и глубокая очистка сточных вод становятся всё более актуальными проблемами, требующими поиска новых инженерных решений, высокой квалификации сотрудников ЖКХ и технического персонала которые будут выполнять свои должностные обязанности с глубоким пониманием, протекающих в элементах сооружений процессов, осознавать важность использования знаний, накопленных цивилизацией, и совершенствования существующих технологий. С этой задачей непосредственно связаны вопросы повышения производительности труда и качества продукции, внедрения ресурсосберегающих технологий, снижения потерь и нерационального расходования материальных и энергетических ресурсов.

В учебном пособии сжато освещены вопросы надёжности систем ВиВ при эксплуатации, предложены методы повышения надёжности и рассмотрены этапы её обеспечения; рассматриваются основные параметры эксплуатации, обязанности обслуживающего персонала, надзор, ремонт; разобраны ошибки эксплуатации и предложены пути их устранения.

Вопросы повышения эффективности работы элементов системы ВВ базируются в пособии на нормативных и эксплуатационных документах последних лет, современных достижениях в области водоснабжения и водоотведения по материалам Международных конференций, конгрессов и центральной печати.

Надеемся, что вопросы для самоконтроля и эксплуатационные задачи привьют студентам практические инженерные навыки принятия самостоятельных решений, позволят развить аналитическое мышление поиска рационального ответа на поставленные жизнью вопросы, используя передовые технологии, с учётом современных требований экономики и экологии.

Рассчитываем также на интерес к пособию инженерно-технических работников и персонала ВКХ.

110