Очистка сточных вод

 

Особенности работы шнекового  дегидратора «AMCON» (Япония)

   - Шнековый дегидратор предназначен для обезвоживания любых видов осадков, образовавшихся в процессе очистки сточных вод (хозяйственно-бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и др.)

   -Установка предназначена для обезвоживания осадков с концентрацией взвешенных веществ от 2000 мг/л до 35000 мг/л

   -Обезвоженный осадок имеет влажность  68 – 75%, в зависимости от состава сточных вод

   - Установка имеет встроенную зону сгущения, что предотвращает необходимость дополнительного оборудования для сгущения осадка (илоуплотнитель) и позволяет обезвоживать осадок с низкой концентрацией взвешенных веществ (от 2000 мг/л)

  - Дегидратор имеет конструкцию, которая предотвращает засорение барабана, таким образом, отпадает потребность в больших объемах промывной воды

  - В установке отсутствуют высоконагружаемые и высокооборотные узлы, что свидетельствует о надежности конструкции. Дегидратор отличается низким уровнем шума и вибрации

  - Установка потребляет на порядок меньше электроэнергии, чем какие-либо другие системы обезвоживания (таблица 1), что является приоритетным в контексте устойчивого развития и энергосбережения и значительно снижает эксплуатационные затраты

  - Незначительные габариты и вес шнекового дегидратора позволяют компактно разместить установку на очистных сооружениях

  - Установка работает в автоматическом режиме по датчикам уровня или по таймеру и не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала.

 

 
Рис. 20- Шнековый дегидратор «AMKON» (Япония)

 

Принцип работы шнекового  дегидратора «AMCON» (Япония)

Стабилизированный осадок подается насосом в отделение  для обработки флокулянтом, затем  осадок направляется  в узел обезвоживания. В процессе обезвоживания фильтрат вытекает из зазоров между кольцами. Ширина зазоров уменьшается в направлении выхода кека. В зоне сгущения она составляет 0,5 мм; в зоне обезвоживания сужается от 0,3 мм до 0,15 мм. Шаг витков шнека также уменьшается, создавая давление в зоне обезвоживания, в то время как объем осадка уменьшается. На конце шнека установлена прижимная пластина, которая регулирует внутреннее давление в барабане. Кек сбрасывается в контейнер, а фильтрат направляется в голову очистных сооружений.

 

Рис. 21- Фугат после шнекового дегидратора «AMKON» (Япония)

Рис. 22- Осадок после шнекового дегидратора «AMKON» (Япония)

 

    Таким образом, обезвоживание осадков на иловых площадках составляет реальную угрозу вторичного загрязнения окружающей среды, требует значительных капитальных затрат и большие площади под размещение. Для эффективного решение проблемы обезвоживания осадков необходимо внедрять установки механического обезвоживания с предварительным кондиционированием осадка. Наиболее прогрессивным является использование декантерных центрифуг и шнековых дегидраторов, так как это оборудование можно компактно разместить на очистных станциях, оно работает в автоматическом режиме, а также является низкоэнергоемким, что способствует снижению эксплуатационных затрат и является приоритетным в контексте устойчивого развития и энергозбережения[15,16].

    Утилизация осадков сточных вод и избыточного активного ила часто связана с использованием их в сельском хозяйстве в качестве удобрения, что обусловлено достаточно большим содержанием в них биогенных элементов. Активный ил особенно богат азотом и фосфорным ангидридом, такими, как медь, молибден, цинк.  
    В качестве удобрения можно использовать те осадки сточных вод и избыточный активный ил, которые предварительно были подвергнуты обработке, гарантирующей последующую их незагниваемость, а также гибель патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов. Экономическая эффективность применения осадков в качестве удобрения зависит от их состава, вида выращиваемых культур и дальности транспортировки на поля. При  этом должны учитываться также затраты на внесение осадка в почву и на уборку дополнительного урожая.  Урожай сельскохозяйственных культур при использовании осадка увеличивается в 1,5-2 раза. Однако несмотря на высокую эффективность, большая часть  образующегося осадка не используется. Это объясняется тем, что применявшаяся технология обработки осадков, несмотря на высокую строительную стоимость, не обеспечивала их подготовки к утилизации, требовала трудоемких операций погрузки, транспортирования, разгрузки и внесения осадков на с/х поля, а так же тем, что предприятия по очистке сточных вод не обеспечивались транспортом для вывозки осадка на поля.

    Организация  на очистных сооружениях городов  производства органно-минерального  удобрения из осадков сточных  вод позволяет сократить более чем на 150 т.т в год, при этом прибыль от реализации осадка мажет покрыть часть затрат на его обработку. Также наряду с использованием в качестве удобрения представляют интерес и другие методы утилизации такие как приготовление из активного ила кормовых добавок к рационам питания с/х животных и ценных пород зверей, получение из активного ила витамина В₁₂ и аминокислот, получение ценных продуктов при сухой перегоне осадков и многие другие методы. 
    Наряду с достоинствами получаемого на основе осадков сточных вод и активного ила удобрения следует учитывать и возможные отрицательные последствия его применения, связанные с наличием в них вредных для растений веществ в частности ядов, химикатов, солей тяжелых металлов и т.п. В этих случаях необходимы строгий контроль содержания вредных веществ в готовом продукте и определение годности использования его в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур.  
   Представляет интерес практика использования осадков сточных вод в ФРГ. По санитарным соображениям в ФРГ допускается использование в качестве удобрения только незагнивающих, стабилизированных осадков сточных вод, термически высушенных, компостированных и пастеризованных. Пастеризация осадков заключается в их нагревании до 65-70 о С в течение 20-30 мин, что приводит к уничтожению в яиц гильминтов и патогенных микроорганизмов. Более высокий эффект пастеризации достигается при нагревании осадка до 80-90 о С с последующим выдерживанием в течение 5 мин.

    В ФРГ также предложен способ сжигания активного ила с получением заменителей нефти и каменного угля. Подсчитано, что при сжигании 350 тыс. т активного ила можно получить топливо, эквивалентное 700 тыс. баррелей нефти и 175 тыс. т угля [ 1 баррель -159 л. ] Одним из преимуществ этого метода является то, что полученное топливо удобно хранить. В случае сжигания активного ила выделяемая энергия расходуется на производство пара, который немедленно используется, а при переработке ила в метан требуются дополнительные капитальные затраты на его хранение.  
    Важное значение также имеют методы утилизации активного ила, связанные с использованием его в качестве флокулянта для сгущения суспензий, получения из активного угля адсорбента в качестве сырья для получения строй материалов и т.д.  
    Проведенные токсикологические исследования показали возможность переработки сырых осадков и избыточного активного ила в цементном производстве.  
    Ежегодный прирост биомассы активного ила составляет насколько миллионов тонн. В связи с этим возникает необходимость в разработке таких способов утилизации, которые позволяют расширить спектр применения активного ила[14].

   

 

5. Инженерные решения для повышения эффективности обезвоживания  осадка на ОСК-2 г. Краснодара

 

   5.1 Описание центрифуги типа ОГШ

  Осадительная центрифуга непрерывного действия типа ОГШ с горизонтально расположенным ротором и шнековой выгрузкой осадка (рис.23) состоит из рабочего и шнекового барабанов, имеющих разную частоту вращения ротора. 

1 — рабочий  барабан; 2 — разгрузочные окна; 3 — планетарный редуктор; 4 — питающие окна; 5 — сливные окна; 6 — шкив; 7 — загрузочная воронка; 8 — питающая труба; 9 — шнек; 10 — шнековый барабан

Рис.23 - Схема непрерывно действующей осадительной горизонтальной шнековой центрифуги

   Суспензия через загрузочную воронку 7 поступает по питающей трубе 8 и через полый вал направляется внутрь шнекового барабана 10. Через питающие окна 4 под действием центробежной силы она попадает на внутреннюю поверхность рабочего барабана 1. Затем суспензия движется по направлению к широкой части барабана, осветляясь при этом. Осветленная жидкость удаляется через сливные окна 5, расположенные в торцовой крышке. Осадок шнеком 9 продвигается в обратном направлении и под действием центробежной силы выбрасывается через разгрузочные окна 2. В центрифуге различают 2 зоны: осаждения и отжима. При недостаточной длине зоны осаждения мелкие частицы мути не успевают осесть и выносятся вместе с фугатом; при короткой зоне отжима осадок получается слишком влажным. Частоту вращения ротора можно изменять сменой шкивов 6. Привод шнека центрифуги осуществляется в режиме «номинальный» через двухступенчатый планетарный редуктор 3, встроенный в ротор, что существенно повышает безопасность эксплуатации центрифуги в целом. Ротор, шнек и другие вращающиеся элементы центрифуги динамически отбалансированы. Конструкция центрифуги позволяет, при необходимости, осуществлять динамическую балансировку узлов в условиях эксплуатации. Центрифуга  снабжена блокирующими устройствами, которые в случае перегрузки отключают электродвигатель от барабана и прекращают подачу жидкости[8]. Из зарубежных применяют центрифуги фирмы «Альфа Лаваль» («Alfa-Laval», Швеция), типа BRPX, WNPX, VNPX «Вестфалия» («Vestfalia», Германия), «Диэмме» («Diemme», Италия) и др[16].

 

   5.2 Расчет центрифуги типа ОГШ

     Основным расчётным параметром при выборе центрифуги является минимальная объёмная производительность Q, которая также является максимально возможным расходом сточной воды (осадка):

 

                                     Q = W·K / t  ,                                                (1)

где W – объём ванны ротора, м³; К – коэффициент использования объёма центрифуги, принимается значением 0,4 – 0,6; t – время пребывания осадка в центрифуге.

    Так как  в исходные данные входят некоторые характеристики центрифуги, примем для предварительного расчёта одну из центрифуг серии ОГШ, среднюю по производительности и мощности  ОГШ -461Л. Если в ходе расчёта будет получена необходимая объёмная производительность меньше номинальной, то центрифуга удовлетворяет требованиям технологического процесса и может применяться, в противном случае произведём расчёт следующей центрифуги в серии, и так далее.

Исходные данные:

Объём ванны ротора, W = 5,9 м³;

Коэффициент использования  ванны ротора принимаем максимальным  К = 0,6;

Время пребывания осадка в центрифуге, t = 7мин = 0,16 ч (Для осадков сточных вод).

Номинальная производительность центрифуги, Q_н = до 30 м³/ч [24].

Расчёт:

Q = 5,9 · 0,6 / 0,16;

Q = 22,2 м³/ч.

   Получена минимально необходимая производительность 22,2 м³/ч, которая не превышает номинальную производительность центрифуги  ОГШ -461Л равную 30 м³/ч. Центрифуга ОГШ -461Л может быть использована для обезвоживания осадка в проектируемой схеме и имеет следующие характеристики:

    Технические характеристики:

Диаметр ротора внутренний, мм	460
Отношение длины ротора к внутреннему диаметру	2,51
Частота вращения ротора, макс., об/мин	2400
Индекс производительности max, м2	1632
Эксплуатационный диапазон частоты вращения ротора, об/мин	1370…2400
Относительная частота  вращения шнека, макс., об/мин	43
Номинальная мощность электродвигателя привода, кВт	37
Номинальная мощность электродвигателя дополнительного привода, кВт	7,5
Масса (без ЗИП), кг, не более	2900
Масса комплекта ЗИП (брутто), кг	250
Габаритные размеры  установки, мм, не более:
длина	2820
ширина	1900
высота	1100
Вертикальная динамическая нагрузка на строительные конструкции, Н, не более	130

 

  Технологические характеристики:

Производительность, м3/ч:
при очистке сточных вод при безреагентной обработке	до 30
при обезвоживании  осадков	20-27

 

 

 Показатели надежности

Средняя наработка на отказ, ч, не менее	2500
Средний ресурс до капитального ремонта, ч, не менее	5000
Гарантийный срок эксплуатации, месс.	12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

   Очистные сооружения ОСК-2 являются основными очистными сооружениями г. Краснодара.

    При работе  над курсовым проектом изучены  требования к качеству сбрасываемых сточных вод, методы очистки сточных вод, теоретические основы биохимической очистки сточных вод. Приведены различные виды очистных устройств и сооружений для проведения процесса и особенности их работы.

   Приведена оценка  воздействия на окружающую среду, в результате чего были предложены оптимальные условия по обезвоживанию осадка. В качестве инженерного мероприятия предложено центрифугирование использованием осадительной центрифуги непрерывного действия. Достоинствами этого метода являются простота, экономичность и управляемость процессом. После обработки на центрифугах получаются осадки низкой влажности, который последующей термической сушкой и одновременной грануляцией позволяют получать продукт в виде гранул, что обеспечивает получение незагнивающего и удобного для транспортировки, хранения и внесения в почву органоминерального удобрения, содержащего азот, фосфор, микроэлементы, что позволяет решить проблему иловых площадок и производства органоминеральных удобрений.

    Произведен  расчет минимальной объёмной производительности осадительной центрифуги непрерывного действия типа ОГШ-460Л :

 

Расчёт:

Q = 5,9 · 0,6 / 0,16;

Q = 22,2 м³/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. «Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии», учебник для вузов/3-е изд., перераб. и доп.- М.: ООО «Недра-Бизнес-центр», 2000.-667 с.
2. Роев Г.А. «Очистные сооружения. Охрана окружающей среды», учебник для вузов, М.: изд-во «Недра», 1993.-282 с.
3. Колесников В.П., Вильсон Е.В. «Современное развитие технологических процессов очистки сточных вод в комбинированных сооружениях», Ростов – на – Дону: «Изд–во «Юг», 2005. - 212 с.
4. Комарова Л.Ф., Кормина Л.А. «Инженерные методы защиты окружающей среды», Барнаул: ГИПП Алтай, 2000. – 391 с.
5. В.В. Юшин, В.М. Попов, П.П. Купин «Техника и технология защиты окружающей среды», М: Высшая школа,2005 г.-391 с
6. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. «Технологические процессы экологической безопасности», М.: Химия, 2000. – 547 с.
7. Родионов А.Н., Кузнецов Ю.П., Зенков В.В., Соловьёв Г.С. «Оборудование, сооружения, основы проектирования химико – технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов», М.:Химия,1985. – 352 с.
8. Тимонин А.С. «Основы конструирования и расчёта химико – технологического и природоохранного оборудования», справочник в  3-х томах, Калуга: изд – во Н.Бочкарёвой, 2002.
9. Яковлев С.В., Карелин Я.И., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. «Очистка производственных сточных вод», М.: Стройиздат, 1979. – 320 с.
10. Владимиров А.И., Ремизов В.В. «Экология нефтегазового комплекса», учебное пособие в 2-х томах, изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003.-416 с.