Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Очистные сооружения канализации. Обработка, обезвоживание и обеззараживание осадка городских сточных вод. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИБСТРИН)
(
Г.Т. Амбросова, А.А. Функ, Н.В. Синеева
ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
КАНАЛИЗАЦИИ
Обработка, обезвоживание и обеззараживание
осадка городских сточных вод
Учебное пособие
НОВОСИБИРСК 2016
УДК 628.2
ББК Н761
А 613
Амбросова, Г. Т.
Очистные сооружения канализации. Обработка, обезвоживание и обеззараживание осадка городских сточных вод : учеб. пособие /
Г. Т. Амбросова, А. А. Функ, Н. В. Синеева ; Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун-т (Сибстрин). – Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин),
2016. – 108 с.
ISBN 978-5-7795-0794-3
В учебном пособии приводится исчерпывающая информация, необходимая для выбора и расчета сооружений по подготовке осадка к
обработке, обезвоживанию и обеззараживанию. Каждая глава содержит алгоритм расчета, а также рисунки и схемы, что облегчает понимание решаемых задач.
Издание будет полезно студентам, обучающимся по направлению
подготовки 08.03.01 «Строительство» (профиль «Водоснабжение и
водоотведение»), всех форм обучения, на практических занятиях, при
выполнении лабораторных работ, курсового проекта по дисциплине
«Очистка сточных вод» и выпускной квалификационной работы
бакалавра.
Печатается по решению издательско-библиотечного совета
НГАСУ (Сибстрин)
Рецензенты:
О.В. Ксенофонтова, канд. техн. наук, ведущий специалист
ООО «Эксперт-Проект» (Новосибирск);
Т.А. Белова, канд. техн. наук, инженер первой категории
«12 Военпроект – филиал АО «31 ГПИСС» (Новосибирск)
ISBN 978-5-7795-0794-3
Амбросова Г.Т., Функ А.А.,
Синеева Н.В., 2016
Новосибирский государственный
архитектурно-строительный
университет (Сибстрин), 2016
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................ 5
1. ИЛОУПЛОТНИТЕЛИ ............................................................... 8
1.1. Расчетные формулы .............................................................. 9
1.2. Расчет вертикальных илоуплотнителей при уплотнении
всего избыточного активного ила (схема а) ..................... 13
1.3. Расчет радиальных илоуплотнителей при уплотнении
всего избыточного активного ила (схема а) ..................... 15
2. СГУСТИТЕЛИ........................................................................... 18
2.1. Расчетные формулы ............................................................ 19
2.2. Расчет сгустителей избыточного активного ила .............. 21
3. МЕТАНТЕНКИ ......................................................................... 22
3.1. Расчетные формулы узла обработки осадка
в метантенках ....................................................................... 25
3.2. Расчет метантенков с мезофильным режимом
сбраживания ......................................................................... 28
4. АЭРОБНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ ......................................... 32
4.1. Расчетные формулы ............................................................ 36
4.2. Расчет аэробных стабилизаторов по схеме а .................... 40
5. ВАКУУМ-ФИЛЬТРЫ .............................................................. 45
5.1. Расчетные формулы узла обезвоживания осадка
с вакуум-фильтрами ............................................................ 48
5.2. Расчет узла обезвоживания осадка
с вакуум-фильтрами ............................................................ 52
6. ЦЕНТРИФУГИ .......................................................................... 58
6.1. Выбор технологической схемы обезвоживания осадка
с центрифугами .................................................................... 61
6.2. Расчетные формулы узла обезвоживания осадка
с центрифугами .................................................................... 63
6.3. Расчет центрифуг по схеме 1 .............................................. 66
6.4. Расчет центрифуг по схеме 2 .............................................. 69
6.5. Расчет центрифуг по схеме 3 .............................................. 70
6.6.
Расчет центрифуг по схеме 4 .............................................. 70
6.7. Расчет центрифуг по схеме 5 .............................................. 73
3
7. ФИЛЬТР-ПРЕССЫ .................................................................. 78
7.1. Расчетные формулы узла обезвоживания осадка
с ленточными фильтр-прессами ......................................... 79
7.2. Расчет фильтр-прессов ........................................................ 81
8. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ОСАДКА .......................................... 84
9. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОСАДКА ............................................. 87
10. УТИЛИЗАЦИЯ ОСАДКА ....................................................... 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................................. 90
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..................... 91
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ........................................................................... 94
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ........................................................................... 96
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ........................................................................... 97
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ........................................................................... 99
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 ......................................................................... 100
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 ......................................................................... 101
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 ......................................................................... 102
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 ......................................................................... 107
ПРИЛОЖЕНИЕ 9 ......................................................................... 108
4
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее учебное пособие предназначено для закрепления
теоретического материала курсов «Очистка сточных вод», «Обработка осадка городских сточных вод» и для расчета сооружений по подготовке осадка к обработке, обезвоживанию, обеззараживанию, обезвреживанию и утилизации.
Для обработки осадка в отечественной и зарубежной практике чаще всего используют два метода: анаэробный и аэробный,
которые требуют строительства либо метантенков, перегнивателей, двухъярусных отстойников, септиков, либо аэробных стабилизаторов.
Применение метантенков позволяет вовлекать газ, образующийся в процессе анаэробного сбраживания, производить обеззараживание осадка (при термофильном сбраживании). Обработка
осадка в септиках, перегнивателях и двухъярусных отстойниках
происходит в мезофильных условиях, после чего в этих сооружениях требуется обязательное обеззараживание осадка при последующем его использовании в сельском хозяйстве.
Аэробные стабилизаторы выгодно отличаются от метантенков простым конструктивным исполнением, удобством в эксплуатации, безопасностью. К тому же стабилизированный осадок хорошо отдает воду. Однако аэробные стабилизаторы чрезвычайно
энергоемки, и после обработки осадка их необходимо обеззараживать.
Обработанный в анаэробных или аэробных условиях осадок
обезвоживается на иловых площадках, в вакуум-фильтрах, центрифугах, ленточных или камерных фильтр-прессах, а также в
сепараторах.
Метод естественного обезвоживания осадка на иловых площадках самый простой и доступный, но эффективный лишь в рай-
5
онах с сухим и жарким климатом (Средняя Азия, Ближний Восток,
Африка, Монголия, некоторые районы Китая).
Вакуум-фильтрация значительно ускоряет процесс обезвоживания осадка, не зависит от природно-климатических условий,
но имеет сложное хозяйство, так как при обезвоживании, например, анаэробно сброженного осадка требуется предварительная
его подготовка: промывка, уплотнение, введение дорогостоящих,
дефицитных, иногда агрессивных реагентов (хлорное железо).
Используя этот метод, объем обезвоженного осадка увеличивается в среднем на 25–35 % за счет ввода большого количества реагентов (извести или другого инертного присадочного материала).
Кроме того, вакуум-фильтры – открытые аппараты, и неполная
стабилизация осадка в метантенках или аэробных стабилизаторах
является причиной загрязнения помещения цеха механического
обезвоживания осадка неприятно пахнущими канцерогенными
газами.
Центрифугирование значительно проще вакуум-фильтрации.
Однако этот метод искусственного обезвоживания осадка отличается большими энергозатратами, расходом дорогостоящих флокулянтов, высокой стоимостью, быстрым износом шнека при наличии в осадке абразивных частиц, а также существенной концентрацией загрязнений в фугате, который направляется на повторную очистку. При использовании флокулянтов повышается
эффект изъятия взвешенных частиц и, следовательно, сокращается количество загрязнений в фугате.
Фильтр-прессование может осуществляться на ленточных
фильтр-прессах или в камерных. Оба вида оборудования относятся к перспективным благодаря низким энергозатратам и получению чистого фильтрата.
Обеззараживание предусматривается для уничтожения патогенных бактерий и микроскопических животных, в первую очередь яиц гельминтов. Наиболее эффективными методами счита-
6
ются термический и реагентный, которые предполагают использование овицидных препаратов («ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» и
«ТИАЗОН»). Термический метод обеззараживания осуществляется в аппаратах с прогреванием осадка до 60–75 °С (дегельминтизаторы) или 350–750 °С (сушилки разных модификаций). К
термическим методам относится и компостирование осадка с его
разогревом до 70–80 °С за счет тепла экзотермических реакций,
выделяющегося при аэробном разложении органических веществ.
Обезвреживание осадка предполагает удаление из него ионов тяжелых металлов, оказывающих канцерогенное, мутагенное
и аллергенное воздействие на человека и животных. Методы обезвреживания в настоящее время мало изучены, что является сдерживающим фактором повсеместного использования осадка городских очистных сооружений канализации в качестве органоминерального удобрения.
Выбор тех или иных методов обработки, обезвоживания,
обеззараживания, обезвреживания или утилизации осадка производится на основании технико-экономического обоснования.
7
1. ИЛОУПЛОТНИТЕЛИ
Илоуплотнители устанавливаются для уменьшения объема
избыточного активного ила, имеющего очень высокую влажность
(99–99,7 %). Сгущение избыточного активного ила только на 1–
2 % снижает объем осадка в 2 и более раз. Самым простым и дос-
таточно эффективным методом сгущения осадка является подача
активного ила перед первичными отстойниками. Влажность сгущенного активного ила при этом достигает 95–96 %. В последние
годы от этого метода пришлось отказаться из-за обогащения
сточной жидкости фосфатами в результате дефосфатирования активного ила, пребывающего длительное время в анаэробных условиях. Несмотря на это на вновь проектируемых объектах предусматривают совместное уплотнение сырого осадка и избыточного активного, что приводит к развитию процессов дефосфатирования и обогащению фосфатами иловой воды, возвращаемой в голову сооружений для доочистки. Процессы дефосфатирования не исключены и при уплотнении одного избыточного
активного ила, находящегося значительно дольше (13–16 часов) в
уплотнителях, чем в смеси с сырым осадком (3–5 часов).
В отечественной практике проектирования и эксплуатации
применяют вертикальные и радиальные илоуплотнители. В вертикальных ил может сгущаться в среднем до влажности 98 %, в
радиальных – до 97–97,3 %. Снижение объема осадка, направляемого на обработку, сокращает эксплуатационные затраты (перекачка, подогрев, расход коагулянтов и флокулянтов), особенно
когда обработка осуществляется в анаэробных условиях (метантенках) (рис. 1.1).
В качестве илоуплотнителей могут применяться как первичные, так и вторичные вертикальные или радиальные отстойники
(рис. 1.2). При совместном обезвоживании избыточного активного ила и сырого осадка желательно использовать конструкцию
первичных радиальных отстойников, оборудованных скребками.
В 80-е годы прошлого столетия было запроектировано несколько объектов, в том числе очистные сооружения канализации
(ОСК) г. Алма-Аты, с концентрированием избыточного активно-
8
го ила во флотаторах. Практика эксплуатации показала, что оса-
set
⋅
0
iw
q
i iu
iu
P P
P
док может сгущаться до влажности 94–95 %. Тем не менее через
непродолжительное время от этого метода пришлось отказаться
из-за невозможности самотечного удаления образующейся пены.
В последние годы начали внедрять метод сгущения осадка на
ленточных или в барабанных сгустителях с небольшим количеством флокулянтов. Этот метод исключает процессы обогащения
иловой воды фосфатами. Однако гравитационное уплотнение выгодно отличается от сгущения тем, что не требует применения
дорогостоящих флокулянтов, которые вводят перед ленточными
или барабанными сгустителями и которые впоследствии снижают
скорость анаэробного сбраживания или аэробной стабилизации
осадка.
Расчет илоуплотнителей сводится к определению объема
илоуплотнителей, нагрузки на зеркало уплотнителя, количества
уплотненного ила, количества ила, выносимого из уплотнителя,
количества иловой воды, удаляемой в производственную канализацию площадки ОСК. Тип илоуплотнителя принимается по
[1, табл. 58]. Число илоуплотнителей принимается не менее двух,
причем оба должны быть рабочими.
1.1. Расчетные формулы
№
п/п
Параметр Формула
информации
1 2 3 4
Полезная площадь
илоуплотнителя, м2:
вертикального
1
радиального
FV=
в
Fq=
q
iw
3,6
p
[3, формула
[3, формула
Количество иловой
100
−
−
[3, формула
воды, отводимой
2
из илоуплотнителей,
3
м
/ч
= ⋅
q q
iw i
9
max
Источник
(4.284)]
(4.291)]
(4.285)]
Окончание таблицы
24
Q K
3,6
i
⋅
F F f
= +
∑
F
N
∑
i ik
P t
P N
= ⋅ ⋅
Н H h h
= + + +
(
)
i i
Q P
iw i iu
Q Q Q
10
iw iw
Q C
1 2 3 4
Максимальный расход
3
избыточного активного ила, м3/ч
Площадь поперечного
4
сечения центральной
трубы, м2
Общая площадь
5
илоуплотнителей, м2
q⋅=
max
fV=
i
i
q
max
[3, формула
(4.286)]
[3, формула
(4.287)]
–
Диаметр илоуплотни-
6
теля, м
Высота проточной
части илоуплотнителя,
7
м:
вертикального
радиального
Требуемый объем
8
иловой камеры, м3
Требуемая строитель-
9
ная высота илоуплотнителя, м
Количество уплотнен-
10
ного ила, м3/сут
Количество иловой
11
воды, отводимой
из уплотнителей, м3/сут
Масса активного ила,
12
выносимого из илоуплотнителей, т/сут
D
=
H
= 3,6 · V
set,в
H
set,р
W q
max
ik i
set
h h
+ +
Q
=
iu
= −
A⋅=
iw
4
⋅
π⋅
= q0 · t
100
100
−
1 2
3 4
100
⋅ −
100
−
6
· t
set
[3, формула
(4.288)]
[3, формула
(4.283)]
−
iu
P
iu
[3, формула
(4.289)]
[3, формула
(4.290)]
–
–
–
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]