14 Ковальчук Очистка стічних вод

Рис. 14.67. Сушарка з киплячим шаром:

1 - подача зневодненого осаду; 2 - рециркуляція сухого осаду; 3 - оглядовий люк; 4 - пристрій для регулювання висоти переливного порогу; 5 - відхідні гази; 6 - цилін- дро-конічний корпус; 7 - переливний поріг вивантажувального пристрою; 8 - теплоносій; 9 - секторний затвор; 10 - вивантаження сухого осаду; 11 - газорозподільна решітка; 12 - фонтануючий шар осаду; 13 - надходження осаду в фонтануючий шар; 14 - двовалковий шнековий подавач; 15 - суміш вологого й сухого осаду; 16 - електродвигуни шнеків

шару, необхідність рециркуляції сухого осаду (його кількість досягає 25-40 % усієї маси сухого осаду), потреба в потужному тяго-дуттєвому обладнанні.

Спалювання осадів здійснюють, якщо їх утилізація неможлива або економічно недоцільна, обмежена чи відсутня територія для їх складування, або це потрібно із санітарно-гігієнічних міркувань. Для зменшення витрат енергії спалюванню піддають попередньо зневоднені осади.

Процес спалювання осадів можна умовно поділити на наступні стадії: нагрівання до 100 °С; сушіння при температурах 100-200 °С; горіння при температурах 200-500 °С; прожарювання при температурах 700-1050 °С для вигоряння залишків вуглецю; охолодження.

У наш час для спалювання осадів набули поширення барабанні печі, печі з киплячим шаром і багатоподові печі.

Барабанні печі знайшли найбільше поширення на очисних станціях Франції, ФРН і Великобританії. За конструкцією вони мало відрізняються від барабанних сушарок. Діаметр барабанів складає від 1,5 до 3,5 м і має довжину від 7,5 до 28 м, похил барабанів складає 2-4° (піднятий завантажувальний кінець), швидкість обертання барабану - до 20 год-1. Оскільки в середині печей температура досягає 1000-1100 °С, їх футерують шаром вогнетривких матеріалів товщиною 200 мм.

Барабанним печам властиві ті самі недоліки, що й барабанним сушаркам: низькі питомі теплові та вагові навантаження об’єму топки; велика ви-

571

трата палива через високі тепловтрати; низький тепловий ККД (до 30 %); громіздкість і велика металоємність; швидкий вихід із ладу вогнетривкого футерування; високі капітальні та експлуатаційні витрати.

Піч із киплячим шаром являє собою вертикальний сталевий циліндр, футерований усередині вогнетривкою цеглою. Усередині печі є топкова камера, конусна частина з повітророзподільною безпровальною решіткою й куполоподібним склепінням. На решітці насипаний кварцовий пісок крупністю 0,6-2,5 мм і товщиною шару 0,8-1 м. Киплячий шар піску створюється продуванням повітря через решітку зі швидкістю, при якій частинки зависають у газовому потоці. Повітря подається повітродувкою, нагрівається в рекуператорі димовими газами та надходить під решітку. Осад подається в піч зверху через завантажувальний бункер за допомогою шнекового подавача. У киплячому шарі відбувається інтенсивне перемішування осаду з кварцовим піском, миттєве випаровування вологи й виділення летючих органічних речовин. Весь процес триває 1-2 хв.

Печі з киплячим шаром у наш час експлуатуються на багатьох зарубіжних очисних станціях. Їх широке застосування пояснюється тим, що вони компактні, легко автоматизуються, в зоні горіння не міститься жодних рухомих пристроїв чи механізмів. Вони мають високий тепловий ККД (60-70 %) при відносно невеликих капітальних та експлуатаційних витратах. Крім цього, в печах з киплячим шаром можна спалювати практично будь-які осади стічних вод із різним вмістом мінеральних речовин, процеси сушіння та горіння суміщені й відбуваються дуже інтенсивно. Недоліком розглядуваних печей є велика запиленість відхідних газів, що потребує влаштування складних систем для їх очистки.

Спалювання осаду в багатоподовій печі. Корпус багатоподової пе-

чі (рис. 14.28) являє собою вертикальний сталевий циліндр, футерований в середині вогнетривкою цеглою. Топковий простір печі поділений по висоті на сім-дев’ять горизонтальних подів. В центрі печі є вертикальний вал, на якому закріплені горизонтальні ферми пристроїв для згрібання осаду. Кожен під має отвори, розташовані почергово на периферії чи в центральній частині.

Осад подається конвейєром через завантажувальний люк у верхню камеру печі, переміщується скребками до пересипного отвору, скидається на під, що лежить нижче й так далі. Вертикальний вал і ферми скребкових механізмів виконуються порожніми й охолоджуються повітрям, що подається вентилятором.

На верхніх подах осад сушиться, на середніх - відбувається згорання органічної частини осаду при температурі 600-900 °С, а на нижніх - охолодження попелу перед скидом у бункер. Гази відводяться з печі в мокрий пилоуловлювач і димососом викидаються в атмосферу.

572

Багатоподові печі прості в експлуатації. До їх недоліків відносяться висока будівельна вартість, значні габарити, частий вихід із ладу скребкових пристроїв.

Рис. 14.68. Схема спалювання осадів у багатоподовій печі:

1,13 - зовнішня топка; 2 - газорегулювальна установка; 3 - подача газу; 4 - поди печі; 5 - пересипні отвори; 6 - ферми для згрібання осаду; 7 - корпус печі; 8 - шнековий подавач; 9 - бункер; 10 - подача осаду; 11 - атмосферна труба; 12 - рециркуляційний трубопровід; 14 - відхідні гази; 15 - вентилятор охолодження; 16 - вал печі; 17 - подавач шлюзовий; 18 - зола

14.9. Розрахунок споруд для обробки осадів

14.9.1. Розрахунок мулозгущувачів

Мулозгущувачі розраховуються за максимальною годинною витратою надлишкового активного мулу

573

де 1,3 - коефіцієнт сезонної нерівномірності приросту надлишкового активного мулу; Pi - приріст активного мулу (див. формулу 10.48), мг/л; Qдоб - до-

Площу поперечного перетину центральних труб і зон ущільнення усіх вертикальних мулозгущувачів можна обчислити за формулами:

де υ цт - швидкість руху мулу в центральній трубі мулозгущувача, яка при-

ймається рівною 0,1 м/с; υ зу - швидкість руху мулової води у зоні ущільнен-

ня мулозгущувача (табл. 14.33), мм/с.

Кількість мулозгущувачів N приймається не менше 2. Діаметр одного мулозгущувача при цьому визначимо з виразу

Вертикальні мулозгущувачі влаштовують на базі типових первинних вертикальних відстійників (див. табл. 6.4). Тривалість ущільнення мулу в мулозгущувачі становить

574

де hзe - розрахункова глибина проточної частини мулозгущувача, м.

Отримане значення тривалості ущільнення повинно знаходитись в рекомендованих межах (табл. 14.33).

Тривалість зберігання ущільненого мулу в муловій частині мулозгущувача складає

де Wзз - об’єм мулової частини мулозгущувача, м3.

Тривалість зберігання ущільненого мулу не повинна перевищувати рекомендовану, яка складає 8 год.

Якщо розрахункова кількість вертикальних мулозгущувачів перевищує 4, то рекомендується застосовувати радіальні мулозгущувачі, які мають більші розміри.

Розрахунок радіальних мулозгущувачів здійснюється за розрахунковим навантаженням на поверхню дзеркала води qo , яке складає 0,5 і 0,3

м3/(м2.год) за концентрацій надлишкового активного мулу См відповідно 2-3

і 5-8 г/л [28]. Площу поверхні дзеркала води усіх радіальних мулозгущувачів можна обчислити за формулою

а діаметр одного мулозгущувача - за формулою

575

Радіальні мулозгущувачі влаштовуються на базі радіальних вторинних відстійників (див. табл. 11.2).

Висота зони зберігання мулу приймається рівною 0,3 м - при застосуванні для згрібання осаду мулоскребів і 0,7 м - при застосуванні мулососів. Висота зони ущільнення мулу визначається за формулою

де Tущ - тривалість ущільнення, яка для радіальних мулозгущувачів прийма-

ється рівною 5-8 і 10 год при концентраціях надлишкового активного мулу cм відповідно 2-3 і 5-8 г/л.

14.9.2. Розрахунок аеробних стабілізаторів

На міських очисних спорудах аеробній стабілізації найчастіше піддають суміш сирого осаду первинних відстійників і неущільненого надлишкового активного мулу. Маса беззольної речовини суміші при цьому становить

де Обз і Мбз , Oc і Mc , O і M - відповідно маса беззольної речовини

(т/добу), маса сухої речовини (т/добу) і об’єм (м3/добу) сирого осаду первинних відстійників і надлишкового активного мулу.

За температури 20 °С тривалість аеробної стабілізації осаду визначається за п. 6.365 СНиП 2.04.03-85. Тривалість стабілізації зменшується (збільшується) у 2-2,2 рази при збільшенні (зменшенні) температури на кожні 10 °С.

Розрахунковий об’єм зони аерації стабілізатора становить

де Tac - тривалість стабілізації осаду при температурі, яка приймається рівною мінімальній середньомісячній температурі стічних вод, діб.

576

За розпаду в процесі аеробної стабілізації осаду 40 % його беззольної речовини, масу сухої речовини аеробно стабілізованого осаду можна визначити з виразу

Ущільнення стабілізованого осаду доцільно здійснювати в спеціальній зоні, виділеній усередині аеробного стабілізатора. Об’єм зони ущільнення осаду при цьому складе

де Tу = 1,5-5 год - тривалість ущільнення аеробно стабілізованого осаду [3].

За отриманими значеннями розрахункових об’ємів зон аерації й ущільнення стабілізованого осаду підбирають типові аеробні стабілізатори (табл.

14.10).

Витрата повітря, яке подається в аеробний стабілізатор, повинна складати

де Vacф - фактичний об’єм зони аерації прийнятих аеробних стабілізаторів, м3; qac - питома витрата повітря, м3/год на 1 м3 об’єму зони аерації стабілізатора, яка приймається в залежності від вологості осаду Wc . Питома витрата повітря становить 1-2 м3/(год.м3) при вологості осаду Wc відповідно 99,5-97,5

% ([7], п. 6.366).

Інтенсивність аерації визначають за виразом

де H - гідравлічна глибина аеробного стабілізатора, м.

Інтенсивність аерації не повинна бути менш як 6 м3/(м2.год) ([7], п.

6.366).

Витрата ущільненого аеробно стабілізованого осаду становить

де Wасу =96,5-98,5 % - вологість ущільненого аеробно стабілізованого осаду

([7], п. 6.367).

Мулова вода у кількості

направляється для очистки в аеротенки.

577

до 10 і трикамерні - за витрати понад 10 м3/добу. Об’єм першої камери в двокамерних септиках приймають рівним 75, а в трикамерних - 50 % розрахункового об’єму. При цьому об’єм другої й третьої камер приймаються по 25 % розрахункового об’єму. У септиках із залізобетонних кілець усі камери приймаються рівного об’єму.

14.9.3.2. Розрахунок двоярусних відстійників

Розрахунок двоярусних відстійників розпочинають із визначення необхідного об’єму відстійних жолобів

де Q - розрахункова витрата очищуваних стічних вод, м3/год; Тв = 1,5 год -

розрахункова тривалість відстоювання стічних вод у жолобах.

Відтак приймається типовий двоярусний відстійник із площею поперечного перетину жолобу Sж й довжиною Lж (див. табл. 14.14). Розрахун-

повинна бути не менша 2.

У залежності від середньозимової температури стічних вод за табл.

14.34 визначається об’єм септичної камери Wм1 , л/рік, який припадає на одного жителя. Загальний об’єм септичної камери повинен складати

збільшення об’єму септичної камери, який приймається рівним 1,7 - у випадку подачі в неї надлишкового активного мулу з аеротенків на повну очистку й надлишкової біологічної плівки із високонавантажуваних біофільтрів і 1,3 - у випадку подачі у септичну камеру надлишкової біоплівки із краплинних біофільтрів і надлишкового активного мулу з аеротенків на неповну очистку.

Якщо стічні води, освітлені в двоярусних відстійниках, подаються на поля фільтрації то об’єм їх септичної камери допускається зменшувати не більш ніж на 20 %. Відстань від шару осаду в септичній камері до щілин жолобів повинна бути не менше 0,5 м.

Розрахункова ефективність затримання завислих речовин у двоярусних відстійниках складає 40-50 %. Об’єм збродженого осаду вологістю 90 % визначають з урахуванням розпаду його беззольної речовини осаду, який складає 40 %.

579

Таблиця 14.34

Об’єм септичної камери двоярусних відстійників [7]

За середньорічної температури повітря менш ніж 3,5 °С і добової витрати очищуваних стічних вод Qдоб до 500 м3/добу двоярусні відстійники розміщують в опалюваних приміщеннях, а за середньорічної температури повітря між 3,5 та 6 °С і Qдоб до 100 м3/добу - в неопалюваних приміщен-

нях. В зимовий час двоярусні відстійники перекривають дерев’яними щитами.

14.9.3.3. Освітлювачі-перегнивачі

Основні технологічні параметри власне освітлювачів приймаються такими, що складають (див. розділ 6.7): швидкість руху стічних вод у центра-

льній трубі υ цт - 0,5-0,7 м/с; швидкість руху стічних вод у зоні відстоювання

υ зо - 0,8-1,5 мм/с; швидкість виходу стічних вод із нижнього отвору камери флокуляції υ o - 8-10 мм/с; тривалість перебування стічних вод у камері флокуляції Тф - 20 хв; глибина камери флокуляції Hф - 4-5 м.

Площу поперечного перетину центральних труб визначають за фор-

не повинен перевищувати 9 м ([7], п. 6.76).

580