 |
Термическая сушка и сжигание осадков сточных вод
|
|
|
|
Термическая сушка предназначена для обеззараживания и уменьшения массы осадков сточных вод, предварительно обезвоженных на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах. Этот прием упрощает задачу удаления осадков с территорий очистных станций и их дальнейшей утилизации.
Осадок после термической сушки представляет собой незагнивающий, свободный от гельминтов и патогенных микроорганизмов, сухой (влажностью 10-50%) сыпучий материал.
Известны различные способы термической сушки: конвективный, радиационно-конвективный, кондуктивный, сублимационный в электромагнитном поле. Наиболее распространен конвективный способ сушки, при котором необходимая для испарения влаги тепловая энергия непосредственно передается высушиваемому материалу теплоносителем — сушильным агентом. В качестве сушильного агента могут использоваться топочные газы, перегретый пар или горячий воздух.
Применение топочных газов предпочтительно, так как процесс сушки осадков производится при относительно высоких температурах (500 - 800°С) и это позволяет уменьшить габариты сушильных установок и расход энергии на транспортирование отходящих газов.
Сушилки конвективного типа можно разделить на две группы:
- при продувке сушильного агента через слой материала частицы его остаются неподвижными — барабанные, ленточные, щелевые и др.;
- частицы материала перемещаются и перемешиваются потоком сушильного агента — сушилки со взвешенным (псевдосжиженным) слоем (кипящим, фонтанирующим, вихревым) и пневмосушилки.
Любая сушильная установка состоит из сушильного аппарата и вспомогательного оборудования — топки с системой топливоподачи. питателя, циклона, скруббера, тягодутьевых устройств, конвейеров и бункеров, контрольно-измерительных приборов и автоматики.
|
|
|
Термическая сушка жидких осадков требует большого расхода теплоты на испарение влаги. Она может быть экономически целесообразна для сушки относительно небольших объемов осадков, например, для сушки активного ила и использования его в качестве кормовой добавки к рациону сельскохозяйственных животных. Для такой сушки обычно применяют распылительные сушилки и сушилки со взвешенным слоем при температуре теплоносителя не более 250°С.
Сжигание осадков осуществляют, если их утилизация невозможна или экономически нецелесообразна.
Сжигание — это процесс окисления органической части осадков до нетоксичных газов (диоксид углерода, водяные пары и азот) и золы. Перед сжиганием осадки должны быть или механически обезвожены, или подвергнуты термической сушке, или пройти оба процесса.
Возможное присутствие в газах при сжигании осадков токсичных компонентов может вызвать серьезные трудности при очистке этих газов перед выбросом их в атмосферу. Процесс сжигания осадков состоит из следующих стадий: нагревание, сушка, отгонка летучих веществ, сжигание органической части и прокаливание для выгорания остатков углерода.
Возгорание осадка происходит при температуре 200-500°С. Прокаливание зольной части осадка завершается его охлаждением. Температура в топке печи должна быть в пределах 700-1000°С.
Установки для сжигания осадков должны обеспечивать полноту сгорания органической части осадка и утилизацию теплоты отходящих газов.
Для сжигания осадков наибольшее распространение получили многоподовые печи, печи кипящего слоя и барабанные вращающиеся печи.
Корпус многоподовой печи представляет собой вертикальный стальной цилиндр, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом. Топочное пространство печи разделено по высоте на семь — девять горизонтальных подов. В центре печи имеется вертикальный вал, на котором укреплены горизонтальные фермы гребковых устройств. Каждый под имеет отверстия, расположенные у одного пода на периферии, а у другого — в центральной части.
|
|
|
Осадок подается конвейером через загрузочный люк в верхнюю камеру печи, перемещается гребками к пересыпному отверстию, сбрасывается на лежащий ниже под. Вертикальный вал и фермы гребковых механизмов выполняются полыми и охлаждаются воздухом, подаваемым вентилятором.
На верхних подах осадок сушится, на средних - органическая часть осадка сгорает при температуре 600-900°С, а на нижних - охлаждается зола перед сбросом в бункер. Из печи газы отводятся в мокрый пылеуловитель и дымососом выбрасывается в атмосферу.
Применение рассмотренных выше методов и технологий позволяет повысить производительность очистных сооружений при сохранении высокого природоохранного эффекта.
СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
В состав проекта входят расчетно-пояснительная записка и чертежи. В пояснительной записке должны быть приведены расчеты по определению расходов сточных вод от населения жилой застройки и производственных сточных вод, средних концентраций загрязнений, определена необходимая степень очистки по взвешенным веществам, БПК20 и растворенному кислороду. Необходимо привести обоснование выбранного метода очистки осветленного стока, обработки осадка и схему очистной станции, а также расчеты всех сооружений и основных коммуникаций.
На чертежах должны быть приведены:
а) генеральный план очистной станции с нанесением всех сооружений и трубопроводов. На плане должны быть указаны размеры сооружений и расстояний между ними, диаметры труб и размеры лотков основных коммуникаций, дороги и роза ветров;
б) высотная схема по движению стоков и продольный профиль по ходу осадков.
При проектировании очистных сооружений станции очистки необходимо привести нижеследующие характеристики (исходные данные для выполнения проекта приведены в приложение 1, задание на выполнение курсового проекта):
1 Характеристика места расположения очистной станции.
В соответствии с заданием площадку очистных сооружений принимаем на расстоянии 700 м от жилой застройки города [1, табл.1].
|
|
|
Рельеф местности спокойный, с постепенным понижением к реке (прил.2). По данным инженерно- геологических изысканий на территории станции преобладают грунты: суглинок – 3 м, глина - 4-5 м, нижние слои - дресва. Грунтовые воды расположены на глубине 9-10 м.
Климат в районе очистных сооружений – г. Екатеринбург характеризуется следующими показателями [4]: годовое количество осадков составляет 497 мм, [табл.5]; глубина сезонного промерзания глинистых и суглинистых грунтов составляет в среднем 190 см [рис.11]; средняя за год температура наиболее холодного месяца -15,50С, средняя максимальная температура воздуха наиболее жаркого месяца 23,10С, продолжительность периода со среднесуточной температурой менее 0 0С составляет 172 суток [табл.1]; повторяемость, в %, ветра по направлениям следующая (данные за июль): С – 15%, СВ – 12, В – 6, ЮВ – 11, Ю –10, ЮЗ – 11, З – 18, СЗ – 17 [табл. 6]. Из приведенных данных следует, что господствующие ветры западные и северо-западные, повторяемость составляет 35%.
Сброс очищенных сточных вод запроектирован в реку Ольховку. Характеристика реки (приемник сточных вод) приведена в задании на проектирование (приложение1).
Для определения требуемой степени очистки сточных вод перед выпуском их в водоем, выбора технологической схемы и расчета сооружений необходимо определить расчетный расход сточной воды, концентрации загрязнений по взвешенным веществам, БПК20, а также эквивалентное и приведенное число жителей.
Расчетные расходы сточных вод от населенных мест определяются на основании норм водоотведения бытовых сточных вод в районах жилой застройки с заданным населением, с учетом коэффициентов неравномерности водоотведения.
В современных городах на городские очистные сооружения поступает смесь бытовых и производственных сточных вод. Влияние производственных сточных вод учитывается через эквивалентное число жителей, то есть такое их число, которое вносит такую же массу загрязнений, как и данный расход производственных сточных вод. Прибавляя вычисленное эквивалентное число жителей к расчетному, получают общее приведенное число жителей, используемое для расчета очистных сооружений.
Согласно заданию, население района города составляет 160 тыс. человек, норма водоотведения – 320 л в сутки на человека. В районе расположено промышленное предприятие, которое сбрасывает в хозяйственно-бытовую канализацию производственные сточные воды в количестве 8000 м3/ сут равномерно в течение суток. Концентрация загрязнений по взвешенным веществам составляет 110 мг/л, по БПК20 – 210мг/л.
|
|
|
