Промывка и уплотнение осадка

Расход смеси сброженного осадка и технической воды после вторичных отстойников Q_см, м³/ч, определяется по формуле

 

, (233)

 

где n

–

количество промывной воды, м3/м3, принимается по [16, п. 6.369], n = 2¸3 м3/м3 для мезофильных условий брожения, а для термофильных условий n = 3¸4 м3/м3.

 

м³/ч.

 

Объем резервуара-смесителя W_см, м³,

 

м³, (234)

 

здесь t_см – время промывки осадка, ч, согласно [16, п. 6.370] t_см = 15¸20 мин.

 

Число резервуаров-смесителей N следует принимать не менее двух, согласно [16, п. 6.370]. Размеры резервуара-смесителя: глубина h = 2¸4 м; длина l = 3¸6 м.

Принимаем h = 2 м, l = 3 м, тогда ширина смесителя b, м,

 

м. (235)

 

Расход воздуха для перемешивания осадка и промывной воды:

 

м³/мин, (236)

 

где qн.см

–

нормативный удельный расход воздуха, принимается по [16, п. 6.370], qн.см = 0,5 м3/мин.

Объем уплотнителя W_упл, м³,

 

м³, (237)

 

здесь T_упл – время уплотнения, принимается по [16, п. 6.371], T_упл = 12¸18 ч.

 

Влажность уплотненного осадка следует принимать 94–96 % [16, п. 6.371].

 

Диаметр уплотнителя D_упл, м,

 

, (238)

 

где Hупл	–	глубина уплотнителя, принимается по [4], Нупл = 1,5¸5 м;
Nупл		количество уплотнителей, принимается не менее двух, согласно [16, п. 6.371].

 

м.

 

Принимаем D_упл = 18 м [4].

В качестве реагентов при коагулировании осадков городских сточных вод применяют хлорное железо и известь в виде 10 %-х растворов.

Добавку извести в осадок следует предусматривать после введения хлорного железа.

Количество реагентов следует определять в расчете по FeCl₃ и СаО, при этом их дозы при вакуум-фильтровании надлежит принимать, % к массе сухого вещества осадка:

• для сброженного осадка первичных отстойников FeCl₃ – 3–4, СаО – 8–10;

• для сброженной промытой смеси осадка первичных отстойников и избыточного активного ила: FeCl₃ – 4–6, СаО – 12–20;

• для сырого осадка первичных отстойников FeCl₃ – 1,5–3, СаО – 6–10;

• для смеси осадка первичных отстойников и уп­лотненного избыточного активного ила: FeCl₃ – 3–5, СаО – 9–13;

• для уплотненного избыточного ила из аэротен­ков: FeCl₃ – 6–9, СаО – 17–25.

Примечания:

1. Бóльшие значения доз реагентов надлежит принимать для осадка, сброженного при термофильном режиме.

2. При обезвоживании аэробно стабилизированного осадка доза реагентов на 30 % менее дозы для мезофильно-сброженной смеси.

3. Доза Fe₂(SO₄)₃ во всех случаях увеличивается по сравнению с дозами хлорного железа на 30–40 %.

4. При обезвоживании осадка на камерных фильтр-прессах доза извести принимается во всех случаях на 30 % более [16, п. 6.373].

 

Коагулирование осадка

Расход хлорного железа Q_fe, т/сут, определяется по формуле

 

, (239)

 

где Dfe

–

доза хлорного железа, 4¸6 % от массы сухого вещества по чистому FeCl3.

 

т/сут по FeCl₃.

 

Расход хлорного железа по товарному продукту , т/сут,

 

т/сут, (240)

 

где a_fe – доля чистого продукта, a_fe = 0,6.

 

Расход извести Q_изв, т/сут, определяется по формуле

 

, (241)

 

здесь D_изв – доза извести, 12¸20 % от массы сухого вещества по чистому СаО.

 

т/сут по СаО.

 

Расход извести по товарному продукту , т/сут,

 

т/сут, (242)

 

где a_изв – доля чистого продукта, a_изв = 0,7.

Подготовленный осадок направляется в соответствии с выбранным вариантом на центрифуги или фильтр-прессы.

Центрифуги

Центрифугирование наиболее распространенный метод обезвоживания осадков сточных вод. Это, в первую очередь, связано с простотой эксплуатации центрифуг и значительно небольшими габаритными размерами. В основном для обработки осадков используют осадительные центрифуги типа ОГШ или их импортные аналоги. Поэтому остановимся именно на расчете этих аппаратов, который в принципе сводится к определению необходимого их количества и продолжительности работы в течение суток.

Необходимое количество центрифуг рассчитывается исходя из их производительности по обезвоживаемому осадку.

 

, (243)

 

где Мобщ	–	суточный расход (суточное количество) обезвоживаемого осадка, м3/сут.;
q	–	производительность центрифуги по исходному осадку, м3/ч, принимается по паспортным данным предполагаемых к использованию аппаратов (например, продукция компании «НПК Центробежные системы»).

 

.

Таблица 33

Технические характеристики центрифуг

 

Показатели	Марки центрифуги
ОГШ-321к-2	ОГШ-352-3	ОГШ-502к-4	ОГШ-631к-2
Производительность центрифуги по исходному осадку, м3/ч	4–5	4–6	9–14	25–35
Диаметр ротора, м	0,35	0,35	0,5	0,6
Фактор разделения	1500–3500	1500–3500	1100–1950
Мощность электродвигателя, кВт			28; 32

 

Общее количество центрифуг принимаемое в зависимости от количества рабочих аппаратов

 

, (244)

 

где n_р – число резервных центрифуг (табл. 34).

 

Таблица 34

Количество резервных центрифуг

 

Количество рабочих центрифуг, ед.	Количество резервных центрифуг, ед.
До 2
3 и более

 

Принимаем центрифугу марки ОГШ-502к-4, 3 рабочих и 2 резервных.

Продолжительность работы центрифуг в течение сток:

 

ч/сут.

 

Производительность центрифуги по кеку (обезвоженному осадку)

 

, кг/сут. (245)

 

где Wн	–	влажность обезвоживаемого осадка, % [1, п. 9.2.14.28];
r	–	плотность обезвоживаемого осадка, r = 1 т/м3;
e	–	эффективность задержания сухого вещества осадка, принимается в зависимости от вида этого осадка по табл. 35 [16, табл. 63].
Wк	–	влажность кека по табл. 35 [16, табл. 63];

 

Таблица 35 [16, табл. 63]

Эффективность задержания сухого вещества и влажность кека

 

Характеристика обрабатываемого осадка	Эффективность задержания сухого вещества, %	Влажность кека, %
Сырой или сброженный осадок из первичных отстойников	45–65	65–75
Анаэробно сброженная смесь осадка из первичных отстойников и активного ила	25–40	65–75
Аэробно стабилизированная смесь осадка из первичных отстойников и активного ила	25–35	70–80
Сырой активный ил при зольности, %:
28–35	10–15	75–85
38–42	15–25	70–80
44–47	25–35	60–75
Примечание: Центрифугирование активного ила целесообразно применять для удаления его избыточного количества.

 

кг/сут.

Расход кека

 

м³/сут. (246)

 

где rк

–

плотность кека, rк = 1050–1500 кг/м3.

 

Расход фугата

 

м³/сут. (247)

Фильтр-пресс

Фильтр-пресс применяют для обработки сжимаемых аморфных осадков. Их применяют в тех случаях, когда осадок направляют после обезвоживания на сушку или сжигание, или когда необходимо получить осадки для дальнейшей утилизации с минимальной влажностью. Различают рамные, камерные типа КМР (рис. 24), ленточные, барабанные и винтовые (шнековые) фильтр-прессы.

Для получения экономически приемлемых значений производительности фильтр-прессования величина удельного сопротивления исходного осадка не должна превышать (20¸30)·10¹⁰ см/г, а величина показателя сжимаемости должна находиться в пределах от 0,8 до 1,1. На ленточных фильтр-прессах могут обезвоживаться осадки с более высокими значениями показателя сжимаемости, так как процесс обезвоживания на них происходит под действием сил гравитации и возрастающего давления. Для осадков станций биологической очистки концентрация твердой фазы перед подачей на фильтр-пресс должна быть не менее 4 % массы сухого вещества (влажность осадка – 96 %), для осадков первичных отстойников и сброженной смеси – 3,0¸3,5 % (влажность осадка – 95,5–97 %).

Общая площадь фильтр-пресса, F_ф.п., м², определяется по формуле

 

, м², (248)

 

где Тф.п.	–	время работы фильтр-пресса, Тф.п. = 20 ч;
qф	–	нагрузка на фильтр-прессы, принимается по [1; 16, табл. 62], qф = 16 кг/м2·ч.

 

м².

 

По [7] или табл. 36 принимаем марку и количество фильтр-прессов.

При проектировании сооружений механического обезвоживания осадка необходимо предусматривать: при наличии резервных иловых площадок (на 20 % годового расхода осадка) 1 резервный фильтр-пресс при числе рабочих до трех включительно, и 2 – при четырех и более рабочих агрегатах; 1 резервная центрифуга при числе рабочих до двух включительно, и 2 – при числе рабочих три и более [1, п. 9.2.14.32].

Принимаем 3 рабочих и 1 резервный фильтр-пресс марки КМР 25 с площадью фильтрования 25 м².

Рабочая площадь фильтр-прессов F_ф.п.раб, м²,

 

м².

Таблица 36

Технические характеристики фильтр-прессов

 

Показатели	Марка
КМР 2,5	КМР	КМР	КМР 12,5	КМР	КМР
Площадь поверхности фильтрования, м2	2,5			12,5
Объем камерного пространства, м3	0,11	0,22	0,51	0,55	1,19	1,1
Давление, МПа (кгс/см2):
рабочее (суспензии, промывочной жидкости, воздуха, воды при отжиме диафрагмой), не более	1,6 (16)	1,6 (16)	1,6 (16)	1,6 (16)	1,6 (16)	1,6 (16)
Наибольшая толщина осадка, мм
Предельно-допустимая нагрузка по влажному осадку, кг/м2 · ч
Габаритные размеры, мм, не более:
	длина, мм
	ширина, мм
	высота, мм
	масса, кг

Рис. 24. Схема установки фильтр-пресса КМР 25