7.3. Знешкодження осадів

7.3.1. Розрахунок метантенків

Найбільше розповсюдження з метою знешкодження осадів отримав метод анаеробного зброджування в метантенках (рис. 7.3). У процесі розпаду органічних речовин осаду одним з основних продуктів розпаду є метан.

Розрахунок метантенків полягає у визначенні необхідного їх об'єму залежно від кількості сирого осаду і надлишкового активного мулу, в обчисленні кількості утвореного газу, а також об'єму газгольдерів, призначених для зберігання газу.

Витрата безвольної сухої речовини сирого осаду О_сух й активного мулу М_сух, т/добу, розраховується за такими формулами:

О_сух = С_еп × Е × К × Q/10⁶, (7.11)

М_сух = п × [0,8 × C_en × (1 – E) + a × L_en – в] × Q/10⁶, (7.12)

Рис. 7.3. Переріз метантенків і галереї управління:

1 — місток обслуговування; 2 - свічка; 3 — газовий ковпак; 4 — металева драбина;5 — напірний трубопровід інжектора; 6 — приміщення інжектора;7 — трубопровід випуску збродженого осаду; 8 — трубопровід спорожнення; 9 — газопровід; 10 — приміщення розподільних камер; 11 — таль; 12 — трубопровід для подачі осаду; 13 — всмоктувальний трубопровід інжектора; 14 — трубопровід випуску збродженого осаду

де С_еп — початкова концентрація завислих речовин 234,88 мг/л;

Е — ефект затримання завислих речовин у первинних відстійниках, частки одиниці, відповідно до формули (4.47):

Е = (С_еп – С_cdp) /С_en = (234,88 -119,79) / 234,88 = 0,49, (7.13)

де К — коефіцієнт, що враховує збільшення об'єму осаду за рахунок великих фракцій завислих речовин, дорівнює 1,1-1,2;

Q — середній приплив стічних вод на очисну станцію, м³/добу;

п — коефіцієнт, що враховує нерівномірність приросту активного мулу, дорівнює 1,15—1,25;

а = 0,3 - 0,5 — коефіцієнт приросту активного мулу, представлений R_і = 0,3 в підрозділах 5.2, 5.3;

в — винесення активного мулу з вторинних відстійників у водойму, в = С_ex = 12,91 мг/л;

L — значення БКП_повн, у стічних водах, які надходять на біологічне очищення (підрозділ 4.7 (4.69)).

Звідси

О_сух = 234,88 × 0,49 × 1,1 × 56 376,48 /10⁶ = 7,137 т/добу,

М_сух = 1,15 × [0,8 × 234,88 × (1 - 0,49) + 0,3 × 244,22 -12,91] × 56 375,48/10⁶ = =10,126 т/добу.

Витрата беззольної речовини осаду О_бз, і надлишкового активного мулу М_бз, т/добу:

О_бз = О_сух × (100-В_г) × (100 – З_ос)/10⁴, (7.14)

М_бз = М_сух × (100 –В^’_г) ×(100 – З_мул) / 10⁴, (7.15)

де В_г і В^’_г — гігроскопічна вологість, відповідно, сирого осаду і надлишкового активного мулу дорівнює 5—6 %;

3_ос і 3_мул — зольність сухої речовини сирого осаду і надлишкового активного мулу дорівнює в середньому 30 і 25 %, відповідно [1, 3].

Тоді за формулами (7.14) і (7.15)

О_бз = 7,137 × (100 – 5)(100 – 30)/10⁴ = 4,746 т/добу,

М_бз = 10,126 × (100 – 5)(100 - 25)/10⁴ = 7,215 т/добу.

Витрата сирого осаду і надлишкового активного мулу, м³/добу:

v_ос = 100 × O_сух / [(100 – Р_mud) × ρ_ос], (7.16)

v_мул = 100 × М_сух / [(100 – Р₂) × ρ_мул], (7,17)

де Р_mud — вологість сирого осаду, при виведенні його з відстійника плунжерними насосами, 93,5 % (підрозділ 4.7);

Р₂ — вологість ущільненого активного мулу 97,3 % (табл. 7.2);

ρ_ос і ρ_мул — густина осаду й активного мулу, відповідно, може вважатися рівною 1 г/см³.

Тоді можна обчислити

v_ос = 100 × 7,137 / [(100 - 93,5) × 1] = 109,80 м³/добу;

v_мул =100 × 10,126 / [(100 - 97,3) × 1] = 375,04 м³/добу,

що дорівнює витратам сирого осаду й ущільненого активного мулу, які визначені за формулами (4.55) і (7.10).

Загальна витрата сирого осаду й надлишкового активного мулу визначається:

за сухою речовиною:

Ω_сух = О_сух + М_сух = 7,137 + 10,126 = 17,263 т/добу, (7.18)

за беззольною речовиною:

Ω_бз = О_бз + М_бз = 4,746 + 7,215 = 11,961 т/добу, (7.19)

за об'ємом суміші:

Ω_заг = v_ос + v_мул = 109,80 + 375,04 = 484,84 м³/добу. (7.20)

Середня вологість суміші сирого осаду й активного мулу визначається за рівнянням:

Р_mt = 100 × (1 - Ω_сух / Ω_заг) = 100 × (1-17,263 / 484,84) = 96,5 %. (7.21)

Середня зольність абсолютно сухої речовини суміші сиро­го осаду й активного мулу:

З_сум = 100 [1 - Ω_бз /(О_сух × (100 – В_г) /100 + М_сух × (100 - В^’_г /100)] =

= 100 [1 - 11,961/(7,137 × (100 - 5)/100 + 10,126 × (100 - 5)/100)]= 27 %. (7.22)

При виборі режиму зброджування слід мати на увазі, що термофільний процес закінчується у 2 рази швидше мезофільного і забезпечує повну дегельмінтизацію осаду, але потребує додаткової витрати палива на підігрівання метантенків, зброджений осад важче віддає воду при його збезводненні.

Ураховуючи, що проектом передбачається механічне збезводнення збродженої суміші, приймаємо мезофільний режим зброджування, що дозволяє повністю забезпечити процес теплом, отриманим від спалювання метану.

Таблиця 7.3

Визначення добової дози завантаження в метантанк осаду Д_mt залежно від середньої вологості суміші Р_mt і режиму зброджування

Режим зброджування	Добова доза завантаження в метантенк осаду Дmt, %, при вологості завантаженого осаду, %, не більше
	93	94	95	96	97
Мезофільний Термофільний	7 14	8 16	8 17	9 18	10 19

При вологості вихідної суміші Р_mt = 96,5 % добова доза завантаження в метантенк при мезофільному режимі зброджуван­ня складе Д_mt = 9,5 % [1], тоді потрібний об'єм метантенків:

W_mt = Ω_заг × 100/Д_mt = 484,84 × 100/9,5 = 5104 м³. (7.23)

Відповідно до табл. 7.4 приймаються 2 типові метантенки d = 17,5 м з корисним об'ємом одного резервуара 2500м³. Сумарний об'єм метантенків при цьому виявиться незначно меншим від потрібного, у зв'язку з чим фактична доза заван­таження Д_mt підвищується:

Д_mt = 484,84 × 100/5000 = 9,7 %. (7.24)