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
П
4,18 72,3 240
(
)
3948
4,2
13,95 4, 4 9,55
100 1 97,9
ОТЕРИ ТЕПЛА ЧЕРЕЗ СТЕНКИ МЕТАНТЕНКА
, работающего
при мезофильном режиме сбраживания,
33 39
+
Θ = ⋅ ⋅ =
st
53 39
+
тыс. кДж/ч
Для двух метантенков общие потери тепла составят
480 тыс. кДж/ч.
О
БЩИЙ РАСХОД ТЕПЛА, КОТОРОЕ ДОЛЖНА ВЫРАБАТЫВАТЬ
КОТЕЛЬНАЯ
для поддержания расчетной температуры осадка в
метантенках и обогрева производственных помещений,
1,3 1646 480
Θ = =
Σ
Т
РЕБУЕМЫЙ РАСХОД ТОПЛИВА ДЛЯ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОЙ
(3948 3825) 10
W
= =
t
К
ОЛИЧЕСТВО СБРОЖЕННОГО ОСАДКА,
ВЫГРУЖАЕМОГО ИЗ МЕТАНТЕНКА
⋅ +
0,7
− ⋅
7000 4,18
⋅
A = − =
mt
3
тыс. кДж/ч
3
м
/ч, или 100,8 м3/сут
,
т/сут
В
ЛАЖНОСТЬ ОСАДКА, ВЫГРУЖАЕМОГО ИЗ МЕТАНТЕНКА
Средняя влажность загруженного осадка в данном примере
96,9 %, после сбраживания влажность осадка возросла на 1 % за
счет разжижения осадка, вызванного распадом органических веществ и превращением их в воду и углекислый газ.
P
mt
= ⋅ − =
9,55
450
31
,
%
4. АЭРОБНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ
Аэробная стабилизация осадка осуществляется по нескольким принципиально отличным схемам: с уплотнением избыточного активного ила перед загрузкой в стабилизатор и без него, а
также смеси сырого осадка и уплотненного или неуплотненного
активного ила. Практика эксплуатации аэробных стабилизаторов
показала, что лучшим вариантом является обработка осадка без
предварительного уплотнения ила. В такой схеме резко снижается концентрация продуктов распада органических веществ (продуктов метаболизма активной биомассы), поэтому в аэробном
стабилизаторе можно поддерживать более высокую скорость
окисления. Загрузка в зимний период неуплотненного активного
ила позволяет естественным образом поддерживать в аэробном
стабилизаторе более высокую температуру за счет поступления
тепла с большим объемом загружаемого осадка.
Метод аэробной стабилизации в сравнении с анаэробным
сбраживанием безопасен, прост в эксплуатации за счет простоты
конструкции аэробного стабилизатора; осадок после стабилизации имеет хорошую водоотдающую способность. Удельное сопротивление стабилизированного осадка находится в пределах
(50–200)·1010 см/г, в то время как анаэробно сброженный осадок
практически не отдает воду. Удельное сопротивление такого
осадка составляет (3000–10000)·1010 см/г. Благодаря этому нагрузку на иловые площадки при обезвоживании стабилизированного осадка можно увеличивать почти вдовое по сравнению с
осадком, прошедшим анаэробную обработку.
В процессе аэробной стабилизации органическое вещество
превращается в углекислоту (Н
), которая в результате дис-
2СО3
социации распадается на углекислый газ (СО2) и воду. Конструкция аэробного стабилизатора предусматривается с постоянным
отводом образующейся иловой воды из сооружения.
К сожалению, аэробная обработка осадка относится к числу
самых затратных способов, так как окисление органических веществ происходит благодаря нагнетаемому в стабилизатор большому количеству воздуха, иногда превышающему объем воздуха,
32
подаваемого в аэротенки. Считается, что максимальная произво-
7
4
8 9
9
дительность сооружений, для которых можно применять аэробную стабилизацию осадка, не должна превышать 50 тыс. м3/сут.
При такой производительности аэробный и анаэробный методы
обработки осадка практически равноценны (рис. 4.1).
а б
1
2
3
1
4
6
8
2
3
4
6
5
Рис. 4.1. Принципиальные схемы обработки осадка
с аэробными стабилизаторами:
а
–
схема аэробной стабилизации смеси сырого осадка
и неуплотненного избыточного активного ила с одновременным
ее уплотнением до влажности
смеси сырого осадка и уплотненного избыточного активного ила
1 –
первичный отстойник
4 –
насосная станция
6 –
аэробный стабилизатор
осадка
; 8 –
неуплотненный избыточный активный ил
; 5 –
98 %; б –
; 2 –
аэротенк
уплотнитель избыточного активного ила
; 7 –
схема аэробной стабилизации
; 3 –
вторичный отстойник
уплотнитель стабилизированного
; 9 –
;
;
;
сырой осадок
В настоящее время в отечественной практике проектирования применяется оптимальная конструкция типового аэробного
стабилизатора, разработанная советскими специалистами (80-е
годы прошлого столетия) и состоящая из трех зон: зоны собственно аэробной стабилизации, зоны отстаивания и зоны уплотнения (рис. 4.2). Зона отстаивания предусматривается в случае
загрузки в стабилизатор сырого осадка и неуплотненного избыточного активного ила. Она рассчитывается на 2-х часовой расход загружаемого осадка. Благодаря этой зоне происходит сгу-
33
щение осадка примерно с 99,5–99,2 % до 98 %. Таким образом, в
зоне собственно аэробной стабилизации всегда поддерживается
концентрация осадка около 20 г/л. Зона уплотнения необходима
для сгущения стабилизированного осадка примерно до влажности 96,5–97,5 %; ее объем рассчитывается на 5-ти часовой расход осадка, поступающего из зоны собственно аэробной стабилизации.
Система аэрации для условий Сибири применяется в основном пневматическая, для южных районов Российской Федерации
можно использовать и механическую или пневмомеханическую.
В закрытых аэробных стабилизаторах можно также устраивать
механическую систему аэрации, так как в этом случае исключается образование наледи. Система распределения воздуха может
быть крупно-, средне- и мелкопузырчатой. Крупнопузырчатая
аэрация проста в монтаже, но имеет низкий коэффициент использования кислорода (3 %); реализуется в виде опускных труб с открытыми концами либо в виде эрлифтов. Среднепузырчатая
аэрация имеет коэффициент использования кислорода выше в
2 раза (6 %), она также довольно проста в конструктивном отношении. Мелкопузырчатая аэрация, осуществляемая через пористые полиэтиленовые трубы или мембранные дисковые аэраторы,
может использоваться только при стабилизации активного ила.
Она совершенно непригодна при совместной обработке сырого
осадка и избыточного активного ила из-за быстрого засорения.
Аэробные стабилизаторы могут устраиваться открытыми и
перекрытыми. Обычно перекрытие устраивают из железобетонных плит или деревянных щитов. Железобетонные плиты более
долговечны, но без утеплительных матов имеют высокую теплоотдачу. Предпочтение отдают съемным деревянным щитам с утеплительными матами. Для сокращения объемов стабилизаторов
иногда применяют подогрев осадка, который производится в теплообменниках «труба в трубе», устраиваемых в специальных помещениях с циркуляционными насосами. Подогрев возможен
также через змеевики, которые монтируют по внутреннему контуру каждой секции стабилизатора. Как правило, острый пар,
применяемый для поддержания расчетной температуры в метантенках, для подогрева осадка в стабилизаторе не используют.
34
А
А
2 3 4 5 6 8 7
10
А-А
11
9 12
2
4
5
Б-Б
8
7
12
осадка
; 12
–
аэраторы
м
3
Б
11
/сут
1
Б
9
1
Рис. 4.2. Аэробный стабилизатор
11
со встроенным уплотнителем:
1 –
трубопровод сырого осадка
2 –
трубопровод неуплотненного
избыточного активного ила
3 –
трубопровод опорожнения
4 –
воздуховод
карман
7 –
зона отстаивания
иловой воды
10 –
стабилизированного осадка
11 –
окна впуска стабилизированного
; 5 –
распределительный
; 6 –
аэробный стабилизатор
; 8 –
трубопровод
; 9 –
илоуплотнитель
трубопровод уплотненного
;
;
;
;
;
;
35
Расчет аэробного стабилизатора сводится к определению
1,08 (1 5 ) (1 0,5 )
= ⋅ + ⋅ + β
as as o u
W W W W
= + +
(
)
1 2 3 0
K K K K C C
(
)
24
sm a s o
C Q T T
(
)
K F T T
Θ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −
(
)
Q J J
Θ = ⋅ ρ⋅ ⋅ −
(
)
0
/
F T T R
po p q
Θ = Θ + Θ + Θ
c
q
Σ
⋅Θ
⋅
(
)
A A A R
+ + ⋅
продолжительности стабилизации, объема стабилизатора, расхода воздуха, расхода тепла, расхода топлива, количества осадка,
направляемого на дальнейшую обработку. Тип принимаемого
стабилизатора зависит от выбранной схемы.
4.1. Расчетные формулы
№
п/п
Параметр
Формула
1 2 3
Продолжительность
1
стабилизации, сут
Общий объем стабилиза
2
тора, м
3
Расход воздуха, м
Расход тепла на подогрев
4
осадка, тыс. кДж/ч
Потери тепла через пере
5
крытие, тыс. кДж/ч
Унос тепла с воздухом
6
тыс. кДж/ч
Потери тепла в грунт
7
тыс. кДж/ч
Общий расход тепла
8
тыс. кДж/ч
Требуемый расход топ
9
лива, м
3
3
/ч
или т/ч
Количество распавшего
10
ся сухого беззольного
вещества, т/сут
t q
as i
-
3
/ч
Q
air
Θ =
-
,
,
,
-
-
20
Т
−
as
Σ
6
10
q A A A
⋅ ⋅
=
24
po
p as p
w air as
Θ = ⋅ −
A
sm mud i do
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −
4,1 8 10
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −
4,18 10
3
−
10
q sd as
Σ
W
=
′ ′ ′
mud i do
=
r
′ ′ ′
3
3
−
1000
4,18
100
Таблица 4.1
+ +
⋅
( )
Т a
Σ
36
Окончание табл. 4.1
A A A
Σ γ
= −
as as
P
mud do
А A
+
(
)
(100 )
mud i do
A A A
1 2 3
Количество аэробно ста
билизированного осадка
11
направляемого на обез
воживание, т/сут
Количество уплотненно
12
го аэробно стабилизиро
ванного осадка, м
3
/
сут
,
-
-
-
Q
asu
=
as
100
γ ⋅ −
A
⋅
as
100
( )
Расшифровка буквенных обозначений формул
Т
– расчетная температура в аэробном стабилизаторе, °С.
as
Принимается согласно [1, п. 6.365].
qi – суточная нагрузка по БПК
в аэротенке в г на г сухого
пол
беззольного вещества активного ила, сут (см. расчет аэротенка
[5], qi = 24·10–3 ·ρ).
β – отношение сухого вещества сырого осадка, дробленых
отбросов к избыточному активному илу:
β =
Was – объем собственно аэробного стабилизатора, м3,
Was = Qsm · t
.
A
i
.
as
Qsm – объем смеси сырого осадка, избыточного активного ила
и дробленых отбросов в пересчете на влажность 98 %, м3/сут, определяется по формуле
100
=
⋅ + +
γ ⋅ −
sm sm
P
,
где А
Q
sm
, Ai, Ado – соответственно сухое вещество сырого осадка,
mud
избыточного активного ила, дробленых отбросов, т/сут;
γ
– плотность загружаемой смеси, принимается равной
sm
1
т/м3.
37
Psm – влажность иловой смеси, 98 %.
24
sm o
Q T
⋅
++=
24
sm u
Q T
0,2 0,55
u i
q q
+β
mud
A
′
i
A
′
do
A
′
Wо – объем зоны отстаивания, м3, определяется по формуле
Σ
W
=
o
Σ
,
QQQQ
,
idomudsm
где То – продолжительность отстаивания, принимается равной
2 ч.
Wu – объем уплотнителя стабилизированного осадка влажно-
стью 98 %, м3, определяется по формуле
W⋅=
u
,
где Тu – продолжительность уплотнения, принимается равной 5 ч
[1, п. 6.367].
qu – удельный расход кислорода, кг на кг окисленного орга-
нического вещества, определяется
• для избыточного активного ила:
• для смеси сырого осадка и избыточного ила:
,
,
– соответственно сухое беззольное вещество
= +
q+β=
sm
q
u
1
;
.
сырого осадка, избыточного активного ила, дробленых отбросов,
т/сут. Порядок расчета см. на с. 27.
K1 – коэффициент, учитывающий тип аэратора. Принимается
для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от отношения площадей аэрируемой зоны и аэробного стабилизатора f
/
fat по [1,
az
табл. 42].
K2 – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэра-
торов ha; принимается по [1, табл. 43].
KT – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод;
определяется по [1, формула (62)].
38
Ca – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л; опреде-
3
F L B N
= ⋅ ⋅
ляется по [1, формула (63)].
C0 – средняя концентрация кислорода в аэробном стабилиза-
торе, мг/л.
K1, K2, KТ, Са, С0 – определяются так же, как и для аэротенка
(см. расчет аэротенка [5]).
K3 – коэффициент качества ила, принимается в зависимости
от концентрации стабилизируемого осадка; при влажности 98 %
концентрация осадка равна 20 г/л (табл. 4.2).
Таблица 4.2
Концентрация
стабилизируемого
осадка, г/л
K
До
15 15–20 20–25 30 и
выше
0,75 0,65–0,6 0,55–0,5 0,4–0,3
4,18 – коэффициент перевода ккал в кДж.
С – удельная теплоемкость воды, ккал/кг.
Т
– средняя зимняя температура осадка, загружаемого в
0
аэробный стабилизатор, °С. Принимается равной среднезимней
температуре сточной жидкости.
K – коэффициент теплопередачи. Принимается для перекры-
тия, выполненного из деревянных щитов (δ = 50 мм), равным 3.
Fas – площадь перекрытия, м2; определяется по формуле
as
,
где L – длина секции стабилизатора, м (приложение 5); В – ши-
рина секции стабилизатора, м (приложение 5); N – число
секций стабилизатора.
Т
– температура насыщенных паров под укрытием, прини-
р
мается равной расчетной температуре стабилизации, Тр = Таs.
T – расчетная температура наружного воздуха самой холод-
ной пятидневки, °С. Принимается в зависимости от района проектирования [4].
ρ – плотность подаваемого в стабилизатор воздуха, кг/м3; оп-
ределяется по формуле
39
(1 0,00367 )
н
T P
⋅
ρ =
+ ⋅ ⋅
1,293
P
,
где P – фактическое атмосферное давление, мм рт. ст.; Pн – нор-
мальное атмосферное давление (760 мм рт. ст.).
Jas – теплосодержание воздуха, прошедшего через осадок и
выходящего из аэробного стабилизатора, кДж/кг. Принимается
по номограмме для расчетной температуры наружного воздуха в
зимний период (приложение 6).
R0 – сопротивление теплопередаче, Вт / (м
2
· °С); зависит от
зоны соприкосновения грунта со стенками стабилизатора, ориентировочно можно принять равным 2.
Fsd – площадь стенок и днища стабилизатора, м2.
qс – теплотворная способность топлива. Принимается: при-
родный газ 7000 ккал/кг, каменный уголь 5500 ккал/кг, бурый
уголь 4500 ккал/кг.
R – распад сухого беззольного вещества. Определяется экспериментально, для ориентировочных расчетов может быть принят: 20–30 % для избыточного активного ила, 30–40 % для смеси
сырого осадка и избыточного активного ила.
Pas – влажность уплотненного аэробно стабилизированного
осадка, принимается равной 96,5–98,5 % [1, п. 6.367].
γ
– плотность аэробно стабилизированного осадка, т/м3.
as
Исходные данные:
4.2. Расчет аэробных стабилизаторов по схеме а
Из р а с ч е т а ре ш е т о к
• сухое вещество дробленых отбросов Ado = 2,5 т/сут;
• объем дробленых отбросов Qdo = 38 м3/сут;
• влажность дробленых отбросов Pdo = 93,5 %.
Из р а с ч е т а пе р в и ч н ы х о т с т о й н и к о в
• сухое вещество сырого осадка A
•
объем сырого осадка Q
• влажность сырого осадка Р
= 72 м3/сут;
mud
mud
40
= 4,7 т/сут;
mud
= 93,5 %.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]