адиаметр одного илоуплотнителя, м,

где n - число илоуnлотнителей; минимальное число ялоуnлотнителей n nрннимают равным двум (оба рабочие).

Объем иловой части илоуплотнителя

Если, согласно расчетам, необходимо применение бо­

лее четырех вертикальных илоуплотнителей диаметром

D=9 м, то целесообразным является применеиве илоул­ лотнителей радиального типа. Полезная площадь поле­

речного сечения радиального илоуплотнителя, м2 ,

где Н- высота рабочей зоны, м; h- высота зоны залегания ила, равная 0,3 м при илоскребе и 0,7 м при илососе; hбвысота бор­

тов над уровнем воды, м.

§30. Флотационный илоуплотнитель

Впоследние годы все большее распространение нахо­ дит флотационное уплотнение активного ила, позволя­

ющее уменьшить продолжительность уплотнения по

сравнению с гравитационным и достичь большего уплот­ нения. Чаще всего применяют метод напорной флота­

ции.

Украинским институтом инженеров водного хозяйст­

ва (УИИВХ) и ВНИИ ВОДГЕО разработаны и внедре-

209

ны конструкции радиальных флотационных илоуплотни­ телей. Расчет флотационного илауплотнителя заключа­

ется в определении числа и размеров сооружений, а

также необходимого расхода воздуха.

При расчете процесса флотации с рециркуляцией ило­

вой воды и непосредственным насыщением ила воздухом

используют следующие зависимости:

где Wp- необходимое содержание воздуха в иловой смеси, прини­

маемое не менее 0,03 м3jм3; h - рабочая глубина флотатора, м; Ер­ количество растворенного воздуха, освободившегася при снижении

насыщения ила воздухом в зависимости от давления и температуры,

доли единицы; р- давление воздуха, МПа; Соначальная концен­

трация активного ила, кг/мз.

При расчете радиальных флотационных илауплотни­

телей следует принимать: давление при насыщении жид­

кости воздухом 0,2-0,4 МПа; количество воздуха, пода­

ваемого на 1 м3 жидкости, 0,05-0,06 м3 ; отношение объ­ ема рабочей жидкости к объему уплотняемого ила 2: 1- 3: 1, продолжительность пребывания смеси рабочей жид­

кости и уплотняемого активного ила во флотационном уплотнителе 0,7-1 ч; скорости истечения рабочей жид­ кости и ила из дырчатых отверстий распределительных

труб соответственно 1,8-2,3 и 0,7-1 мjс; конечная влажность уплотненного ила 94,5-95 %; концентрация взвешенных веществ в подылавой воде 20-30 гjм3 •

Растворимость воздуха в иле или в воде определяют

по номограмме.

§ 31. Вакуум-фильтры, центрифуги и установки

по термической сушке осадков

Механическое обезвоживаниеосадков сточных вод на вакуум-фильтрах в настоящее время находит приме­ нение на станциях средней и большой произвQдительно­ сти. Наибольшее распространение имеют барабанные вакум-фильтры непрерывного действия типа БОУ для обезвоживания сырого осадка и активного ила на ваку­ ум-фильтрах со сходящим полотном типа БОУ. Осадки

сточных вод перед механическим обезвоживанием, как правило, подвергают предварительной обработкеуп-

210

лотнению, промывке (для сброженного осадка), коагу­

лированию химическими реагентами. Что касается пред­ варительной обработки осадков производственных сточ­

ных вод, то такая необходимость устанавливается

экспериментально.

Средняя влажность смеси сырого осадка и активного

ила, выгружаемой из метантенка и направляемой на ва­

Сиколичество сухого вещества соответственно в осадке и иле, %.

Удельное сопротивление и щелочность смеси осадка

и активного ила:

(6. 43)

(6 .44)

где r0 , rиудельные сопротивления осадка и ила, см/г; Семколи­ чество сухого вещества в смеси, %; Що, Шисоответственно ще­

лочность сырого осадка и активного ила, мг-экв/л.

Перед подачей смеси осадка и ила в нее вводят ко­

агулянты. Обычно применяют хлорное железо и известь. Дозы коагулянтов при подготовке осадков к обезвожива­

нию на вакуум-фильтрах

где k - коэффициент, зависящий от вида и химического состава ко­

агулянта и от вида осадка: при коагуляции осадка хлорным желе­

зом в сочетании с известью k=0,25 (для сброженного осадка), доза

хлорного железа 30-40% от дозы извести; R=r·I0- 10 - удельное

сопротивление осадка, см/г; W- влажность осадка, %; С - коли­ чество сухого вещества осадка, %; Щ- щелочность осадка до коа­ гуляции, мгjл.

Производительность вакуум-фильтра по сухому веще­

от общего цикла работы фильтра, %; р- рабочий вакуум, Па; 1)- вязкость фильтрата, Па-с; Т- период вращения барабана, мин.

Центрифугирование. Работа центрифуг типа ОГШ

характеризуется таким показателем, как эффективность

где Сос, с., СФконцентрации сухого вещества исходного осадка, кека и фугата, о/о.

Эффективность задержания сухого вещества и влаж­ ность кека могут также определяться по СНиП 2.04.03-

85.

Производительность центрифуг по обезвоженному

где С1 - концентрация взвешенных веществ в поступающей сточной

жидкости, r/л; k - коэффициент выноса взвешенных веществ из от­

-Э/100, здесь Э- эффективность центрифугирования по сухому ве­ ществу,%).

Сушка осадка под вакуумом. Смесь сырого осадка и

уплотненного активного ила подается на вакуум-сушиль­

ные установки. Процесс сушки происходит под вакуумом,

создаваемым конденсацией вторичного пара в баромет­

рическом конденсаторе и с помощью вакуум-насоса. В

рубашку сушильного аппарата подается пар из котель­ ной с температурой 140-150 °С. Вследствие вакуума в

аппарате кипение осадка и выпаривание влаги происхо­

дят при температуре 65-70 °С. Вакуум-сушильные уста­

новки применяют однокорпусные и двухкорпусные (с ис­ пользованием вторичного пара). В течение одного цикла

сушки в непрерывном режиме обрабатывается тройной

рабочий объем аппарата ( 1/2 геометрического объема). Количество испаряемой воды

212

где Q- расход смеси осадка и ила, лfсут; Wt, W2- начальная и конечная влажности осадка, %.

где Р- nроизводительность аnпарата no исnаренной влаге, кг/ч.

где 1,4- коэффициент, учитывающий количество пара, необходимое

для нагревания осадка до темnературы киnения, и nотери в окружа­ ющую среду.

§ 32. Расчет сооружений по обработке осадков

сточных вод по различным технологическим схемам

ЦНИИЭП инженерного оборудования разработан ряд

схем обработки осадков и проведены расчеты сооруже­

ний. Рассмотрим эти расчеты.

Изменение объема осадка в результате изменения его

влажности

(6 .58)

где Vt. V2- объем осадка nри влажности соответственно W1 и W2•

Формула справедлива для осадков влажностью 75-

100%.

213

Рис. 6.1. Схема обработ­

ки осадков центрифуrи­

рованием н а9робноА ми­ нера.nизациеil

1 - nервичный отстой­ ник; 2 - решетка-дро­ билка; з, 5 - баки-нако­ nители; 6 - аэробный

минерализатор; 4. 7 -

центрифуги

Концентрация сухого вещества в осадке, гjм3,

где W- влажность осадка, %-

Схема обработки осадков сточных вод центрифугиро­

ванием и аэробной минерализацией. Технологической схемой предусмотрено разделительное центрифугирова­

ние сырого осадка и смеси неуплотненного избыточного активного ила и фуrата сырого осадка, минерализован­ ной в аэробных условиях_

Осадок а из первичных отстойников пропускается че­

рез решетку-дробилку и направляется в бак-накопитель

3, из которого он подается на шнековую центрифугу 4. Образующийся кек в вывозят на компостирование, а фугат б через бак-накопитель 5 направляется в аэробный минерализатор (рис. 6.1), куда также подается избыточ­ ный активный ил г и фугат д от центрифугирования в центрифуге 7 сброженной смеси. Образующийся в цен­ трифугах 4 и 7 кек вывозится автотранспортом на нако­

пительные площадки, откуда его направляют на компос­

гаем установку одной рабочей решетки-дробилки РД-200

производительностью по сточной воде 60 м3jч. Произво-

214

дительность дробилки по осадку условно принимаем в 5

раз меньше, чем no сточной воде. Продолжительность ра­ боты РД-200

Значит, выбранная дробилка будет недогружена, од­

нако дробилки меньшей производительности не выпуска­

ют, nоэтому устанавливаем одну рабочую дробилку РД-

200 и одну резервную.

При том же расходе 39 м3jсут nредполагаем установ­

ку одной рабочей центрифуги ОГШ-50К-4 производи­

тельностью no данному осадку 9 м3jч. Продолжитель­

ность работы центрифуги

Т= 39/9 = 4,3 ч/сут.

Выбранная центрифуга имеет чересчур большую про­

нзводительность, однако она принимается к установке

для идентификации с центрифугами для обработки ми­ нерализованной смеси избыточного активного ила и фу­

гата (см. далее).

Расход обезвоженного осадка (кека) определяют сле­

дующим образом:

по массе сухого вещества

Р8 = Р1 Э1/100,

где Э,- эффективность задержания сухого вещества;

по объему

-5,5=33,5 м3jсут.

Ваэробном минерализаторе расход первоначально по­

ступающей смеси по сухому веществу

215

Рь=Р2 +Р4 =2,6+ 1,1 =3,7 т/сут.

Расход аэробно-сброженной смеси в минерализаторе при зольности 3 = 27 % и распаде беззольного вещества

а=30%

P&=Ps[1- 01'~ (1- 1~ )]=

Расход уплотненной аэробно-сброженной смеси, пода­ ваемой на центрифугирование:

по сухому веществу при эффективности центрифуги­

рования Э2=3О%

Р1 = Р6/Э2 = 3,3·100/30 = 11 т/сут;

по объему при концентрации уплотненной смеси С2=

=30 гfл

Q5 = Р7·1000/С1 = 11·1000/30 = 367 м3/сут.

Расход аэробно-сброженной смеси, nоступающей в

уплотнитель, при концентрации сухого вещества в зоне

аэрации Сз= 12 гfл

Q6 = Р7·1000/С3 = 11·1000/12 = 917 м3/сут.

Расход иловой воды, отводимой нз осадкоуплотни-

теля,

Q7 = Q,- Q5 = 917-367 = 550 м3/сут.

Расход обезвоженного осадка при W4 =70% и плот­

ности р2=О,9 т/м3

Q, =z р1( 1 - Wа/100) - Ot9 (1 -70/100) = 12 ' 2 мз/сут.

Расход фугата по объему

Q1o = Q6 - Q, = 36712,2 = 354,8 м3/сут.

Расход иловой воды, отводимой через отстойную зону,

Q8 = Q1 +Q4 +Q10 - Q6 = 550 +33,5 +344,8-917 = 335 ма/сут.

Объем зоны аэрации при периоде аэрации t1 = 12 сут

(см. СНнП 2.04.03-85)

V1 = Р5·1000t1 /C8 = 3,7 ·1000·12/12 = 3700 мз.

Объем зоны отстаивания при продолжительности от­ стаивания t2=2 ч

V1 =.Q8 t,./24 = 33,5·2/24 = 2,8 м3 •

216

Объем осадкауплотнителя при периоде уплотнения tз=4 ч

V3 =Q8 t3 /24=917·4/24= !53 мз.

Расход воздуха на аэрацию смеси в минерализаторе,

м3/ч, при удельном расходе воздуха q=1,5 м3/(м3 ·ч)

Qвозд = qV = 1,5·3700 = 5550 мз;ч.

Для центрифугирования аэробно-сброженной смеси при расчетном расходе смеси Qs = 367 м3jсут предпола­ гаем установку двух рабочих центрифуг ОГШ-SОК-4,

Т= Qъ/(q2·2) = 367 /(12·2) = 15,3 ч.

Устанавливаем также одну резервную центрифугу

ОГШ-SОК-4, которая может работать и в качестве

центрифуги для обезвоживания осадка из первичных от­ стойников.

Расход обезвоженного осадка: по сухому веществу

Р&=З,З тjсут, по влажности W4 =70% и плотности ре=

0,9 тjм3•

При определении площадей складирования обезво­

женного осадка (площадки компостирования) необходи­

мо знать расход обезвоженного осадка:

Q11 = Q3 +Q9 = 5,5 + 12,2 = 17,7 мз/сут.

При складировании в течение б мес (180 сут) потре­ буется объем

V, = 17 ,7·180 = 3200 ма.

Необходимая площадь для компостирования при при­

иятой высоте слоя насыпки h = 1,5 м и коэффициенте ис­

пользования площадки k = 0,5

F = V4 /(hk) = 3200/(1,5·0,5) = 4266 мз ~ 0,43 ra.

Годовое количество осадка, подаваемого на аварий­

ные иловые площадки,

Q12 = {Ql + Q;) 365 мз/год,

rде Q; -уплотненный (до 98,2 %-ной влажности) избыточный ак­

тивный ил.

С учетом формулы (6.58) получим:

Q;/Q3 = (100-W2 )/(100-W;) = Q;/650= = (!0099,6)/(10098,2),

217

Рис. 6.2. Механическое обезвоживание orporo осадка и уnлотненного активно­ го ила. с последующей термической сушкой к ежигаккем

1 - резервуар-смеситель: 2 - бак-смеситель: 3 - вакуум-фидьтр; 4 - JJеНточ.

иый транспортер: 5 - двухвадковый смес11тедь; 6 - суш11дка: 7 - батарейный Цllкдон; 8 - nитатедь; 9 - цикдон11ая печь: 10- пыдеуловитедь; 11- дымосос:

откуда Q;= 147 м3fсут, и, следовательно,

Q11 = (39 + 147) 365 = 68 000 мз/rод.

Согласно СНиП 2.04.03-85, nри устройстве иловых

площадок на естественном основании принимаем нагруз­

ку q= 0,8 м3 / (м2 • год). Полезная площадь

Fпon = Q12/q = 68 000/0,8 = 85 000 м2 = 8,5 ra.

Механическое обезвоживание сырого осадка и уплот­

ненного активного ила с nоследующей сушкой и сжига­

нием. Осадок первичных отстойников и избыточный ак­

тивный ил (рис. 6.2) подаются в резервуарсмеситель осадков, выnолненный в виде радиального отстойника, а оттуда- в бак-смеситель. В смеситель наряду с исход­ ным осадком подают хлорное железо дFecJ. =2% по су­

хому веществу; известь по СаО дизв=5% и термическн

высушенный осадок Дсух=50% массы осадка с реаген­

тами по сухому веществу. Скоагулированный осадок из

бака-смесителя самотеком постуnает в корыто вакуум­

фильтра типа БОУ=40.

Обезвоженный осадок с помощью ленточного тран­

спортера подается в двухвалковый смеситель кека с ре-

218

туром, а затем в питатель сушилки со встречными струя­

ми (ретуросадок, высушенный в сушилке). Осадок из внешнего конуса сушилки подается в разгонную трубу

сушильной камеры, противоположную той трубе, куда

поступает смесь кека с ретуром. Отходящие из сушилки

газы вместе с высушенным осадком направляются в ба­

тарейный циклон тиnа ЦН. Часть уловленного в циклоне осадка nоступает в бак-смеситель, а остальной осадок­

в питатель.

Для сжигания осадка nрименяют вертикальную цик­

лонную печь под давлением с выводом летучей золы че­ рез ловушку, устанавливаемую на выходе из печи. Зола

отделяется от дымовых газов с помощью циклона-золоу­

ловителя и поступает в бункер зоны, откуда вывозится

автоцементовозом к потребителям или на свалку. Дымо­

вые газы из печи по двум стальным газоходам подаются

в сушилку со встречными струями. Отработанные су­

шильные газы и дымовые газы из циклона-золоуловите­

ля поступают на окончательное обеспыливание в мокрый пылеуловитель типа КМП и затем дымососом выбрасы­

ваются в атмосферу. Для обеспечения процесса горения осадка в циклонной печи в нее подается сжатый воздух от воздуходувки. Часть воздуха используется для пнев­

мотранспорта высушенного осадка и золы.

Механическое обезвоживание с прнменением вакуум­

фильтров дает возможность снизить влажность осадка

до 75-85 % в зависимости от его характеристики. При

расчете вакуум-фильтра его производительность опреде­

ляется по СНиП 2.04.03-85 или по формуле, кг/ (м2 • ч),

где т- период вакуумкровамня по отношению к периоду полного

цикла, %; W"' Wк -начальная влажность поступающего осадка и

конечная влажность обезвоженного осадка, %; р- вакуумметричес­

кое давление, МПа; '1)= l Па·с- вязкость фильтрата.

Период одного оборота барабана вакуум-фильтра, с,

Т= t/m,

где t - продолжительность фильтрации, с.

Сопротивление фильтрации, см;г,

R = Г·!О-10.

Удельное сопротивление г находится эксперимен­

тально.

219

Суточный расход сухого вещества, кгjсут,

Qcyx = Qупл (100- Wи) 100,

где Qyпnобъем уплотненного осадка, м3/сут; Wнвлажность уп­

лотнекноrо осадка, %.

Необходимая площадь фильтрации, м2 ,

F = Qcyx/(ТL),

где Т- продолжительность работы фильтра, ч.

Объем снимаемого кека с вакуум-фильтра, м3 в 1 сут,

100-Wи

Qк = Qупл 100- Wн •

В качестВ,е примера определим необходимую площадь фильтрующей поверхности вакуум-фильтра F для обез­

воживания смеси сырого осадка и уплотненного активно­

го ила. Влажность смеси W = 96 %, количество смеси

Qсм=500 Т В 1 сут.

Количество смеси в пересчете на сухое вещество

Qсм.сух = 500 (10096)/100 = 20 000 кг.

Увеличение массы сухого осадка за счет вводимых

реагентов составляет 5%, т.е. Qcyx=20000+0,05X

Х20000=21 000 кг. Принимаем производительность ва­

куум-фильтра согласно СНиП 2.04.03-85 L=25 кг/(м2 Х

Хч). Тогда площадь фильтрования при трехсменной ра­

боте составит: F=21 000/(24-25) =35 м2 •

Оборудование для термической сушки осадков рас­

считывают по количеству испаряемой влаги. Количество

влаги в кеке, подаваемом на сушку, т,

81 = Qcyx Wк/(100Wи),

где Qcyx- количество кека по сухому веществу, т; w.- влажность

кека, %.

Количество влаги осадка после термической сушки, т,

8а = Qcyx W с/(100- W с),

где Wc- влажность осадка после термической сушки, %.

Количество испаряемой влаги

118 = 8 1 - 82 •

Продолжительность работы сушилки

t= M/qi,

где q1- производительность, тjч.

Например, при расходе кека по сухому веществу

Qк=21 т/сут с влажностью Wк=75% 81=21· 75/(100-

220