МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО КУРСУ
"ОБРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ ОСАДКОВ"
И ВЫПОЛНЕНИЮ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
(для студентов 5-6 курсов дневной и заочной форм обучения
специальности 7.092601 – «Водоснабжение и водоотведение»)
Харьков - ХНАГХ - 2006
Методические указания к практическим занятиям по курсу "Обработка и
утилизация осадков" и выполнению дипломного проекта (для студентов 5-6
курсов дневной и заочной форм обучения специальности 7.092601 –
«Водоснабжение и водоотведение») / Сост.: С.Б.Козловская, Е.Б.Сорокина. –
Харьков: ХНАГХ, 2006. – 44 с.
Составители: С.Б.Козловская,
Е.Б.Сорокина
Рецензент: доц. Л.И.Дегтерева
Рекомендовано кафедрой водоснабжения, водоотведения и очистки вод,
протокол № 3 от 9.10.2006 г.
2
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................4
1. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД................................ 5
2. РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ
СТОЧНЫХ ВОД.................................................................................................8
2.1. Определение количества осадков, образующихся
на очистных канализационных сооружениях......................................... 8
2.2. Уплотнение осадков сточных вод............................................................11
2.2.1. Пример расчета вертикальных илоуплотнителей.........................12
2.2.2. Пример расчета радиальных илоуплотнителей............................14
2.3. Стабилизация осадков................................................................................15
2.3.1. Анаэробная стабилизация (сбраживание)......................................15
2.3.2. Газгольдеры......................................................................................18
2.3.3. Пример расчета метантенков......................................................... 18
2.3.4. Аэробная стабилизация...................................................................19
2.3.5. Пример расчета аэробных стабилизаторов...................................20
2.4. Кондиционирование осадков.....................................................................23
2.5. Обезвоживание осадков............................................................................ 24
2.5.1. Обезвоживание в естественных условиях (сушка на иловых
площадках)........................................................................................24
2.5.2. Пример расчета иловых площадок.................................................26
2.5.3. Механическое обезвоживание осадков......................................... 27
2.5.4. Пример расчета цеха центрифугирования осадков......................29
3. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ ПРИРОДНЫХ ВОД........................... 32
3.1. Определение количества осадков, образующихся
на очистной станции водоснабжения........................................................33
3.2. Определение объемов сооружений для работы станции
водоподготовки по бессточной схеме..................................................... 35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................................39
ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................................................40
3
ВВЕДЕНИЕ
В общей проблеме очистки сточных вод обработка осадков представляет
собой наиболее сложный и еще окончательно не решенный вопрос. Если
сточные воды после надлежащей очистки вновь возвращаются в кругооборот (в
водоем или на повторное использование), то выделенные в процессе очистки
осадки постоянно накапливаются и проблема их размещения и удаления с
каждым годом становится все более острой. В особенности это относится к
органическим осадкам станций биологической очистки городских и
производственных сточных вод, так как неорганический осадок
обезвоживается, а затем увозится и складируется в специально отведенных
местах.
Осадки станций биологической очистки городских и производственных
сточных вод разделяются на осадки первичных отстойников, избыточные
активные илы, биопленку и сброженные осадки.
Суммарный объем этих осадков составляет 0,6-1% общего объема
очищаемых сточных вод при соотношении осадков первичных отстойников к
избыточному активному илу (для городских сточных вод) 1:(0,8-2) по объему и
1:(0,1-1) по сухой массе.
В исходном виде осадки представляют собой источник загрязнения
окружающей среды. При очистке сточных вод, сбрасываемых в водоем или
используемых в замкнутом цикле водоснабжения, постоянно накапливаются
выделяемые из воды осадки. Поэтому необходимо не только обеззараживать и
обезвреживать осадки, но и решать вопросы удаления их с территории
очистных сооружений и последующей утилизации.
Цель обработки осадков сточных вод – получение продукта, свойства
которого обеспечивают возможность уменьшения его объема и утилизации,
либо сведения к минимуму ущерба, наносимого окружающей среде.
В настоящих методических указаниях приведены данные для
проектирования и примеры расчетов сооружений по обработке осадков,
производимых при изучении курса «Обработка и утилизация осадков», а также
при выполнении дипломного проекта.
4
1. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД
Основная задача обработки осадков сточных вод заключается в
получении конечного продукта, свойства которого обеспечивали бы
возможность его утилизации либо сведения к минимуму ущерба, наносимого
окружающей среде, и проводится с целью уменьшения объёма осадка и его
обеззараживания.
Технологические процессы обработки осадков сточных вод можно
разделить на следующие основные стадии: уплотнение (сгущение),
стабилизация органической части, кондиционирование, обезвоживание,
термическая обработка, утилизация ценных продуктов или ликвидация осадков.
При уплотнении в среднем удаляется 60%, при мехобезвоживании 25%, при
термической сушке и сжигании до 15% общего количества иловой воды,
содержащейся в исходном осадке. При этом масса обрабатываемого осадка
сокращается в среднем при уплотнении в 2,5 раза, при обезвоживании в 12,5
раз, при сушке - на 60%, а при сжигании - в 150 раз.
Технологический цикл обработки осадков сточных вод, включающий все
виды обработки, ликвидации и утилизации, представлен на рис. 1.1.
Уплотнение осадков сточных вод является первичной стадией их
обработки и предназначено для уменьшения их объемов. Наиболее
распространены гравитационный и флотационный методы уплотнения.
Гравитационное уплотнение осуществляется в отстойниках-уплотнителях;
флотационное – в установках напорной флотации. Применяется также
центробежное уплотнение осадков в циклонах и центрифугах. Перспективно
вибрационное уплотнение путем фильтрования осадка сточных вод через
фильтрующие перегородки или с помощью погруженных в осадок
вибрационных устройств.
Стабилизация осадков используется для разрушения биологически
разлагаемой части органического вещества, что предотвращает загнивание
осадков при длительном хранении на открытом воздухе (сушка на иловых
площадках, использование в качестве сельскохозяйственных удобрений и т.п.).
Стабилизация или минерализация органического вещества осадка может
осуществляться в анаэробных условиях (метановое брожение) и в аэробных
условиях. Для стабилизации осадков промышленных сточных вод применяют в
основном аэробную стабилизацию – длительное аэрирование осадков в
сооружениях типа аэротенков, в результате чего происходит распад основной
части биологически разлагаемых веществ, подверженных гниению. Период
аэробной стабилизации при температуре 20оС составляет 8-11 суток, расход
кислорода для стабилизации 1 кг органического вещества ила – 0,7 кг.
Сбраживание осадка в метантенках в анаэробных условиях осуществляется в
мезофильном (при t=33оС) или термофильном (при t=53оС) режимах, что
определяется способом дальнейшей обработки осадка.
Кондиционирование осадков проводят для разрушения коллоидной
структуры осадка органического происхождения и увеличения их водоотдачи
5
Исходный осадок
Уплотнение
гравитационное
флотационное
центробежное
вибрационное
Стабилизация
сбраживание (анаэробная
стабилизация)
аэробная стабилизация
Обезвоживание
Кондиционирование
обработка неорганическими реагентами
тепловая обработка
обработка полиэлектролитами
замораживание
электрокоагуляция
сушка на иловых
площадках
вакуум-фильтрация
фильтр-прессование
центрифугирование
виброфильтрование
термическая сушка
Ликвидация
Утилизация
использование в сельском
хозяйстве
производство строительных материалов
производство сорбентов
регенерация металлов
получение биогаза (для
выработки электрической
и тепловой энергии)
сжигание в печах
жидкофазное окисление
сброс в накопители
закачка в земляные
пустоты
Рис. 1.1 – Технологический цикл обработки осадков сточных вод
6
при обезвоживании. Применяют в основном реагентный метод
кондиционирования.
Обезвоживание осадков сточных вод предназначено для получения
осадка (кека) влажностью 50-80%. До недавнего времени обезвоживание
осуществлялось в основном сушкой осадков на иловых площадках. Однако
низкая эффективность такого процесса, дефицит земельных участков в
промышленных районах и загрязнение воздушной среды обусловили
разработку и применение более эффективных методов обезвоживания: вакуумфильтрование, центрифугирование, фильтрпрессование, термическая сушка.
Ликвидация осадков сточных вод применяется в тех случаях, когда
утилизация их является невозможной или экономически нецелесообразной.
Выбор рациональной технологической схемы обработки осадка является
сложной инженерно-экономической и экологической задачей, но в любом
случае технологическая схема строится на комбинации различных методов
обработки осадков, так как технологические схемы обработки осадков зависят
от многих факторов: свойств осадков, их количества, климатических условий,
наличия земельных площадей и пр.
В табл. 1.1 приведены наиболее распространенные методы обработки
осадков, которые следует рассматривать как отдельные процессы в схеме
полной обработки осадков.
Таблица 1.1 – Методы обработки осадков
Результат обработки
Метод
обезвоживание стабилизация обеззараживание
Гравитационное
+
уплотнение
Флотация
+
Анаэробное сбраживание
мезофильное
+
термофильное
+
+
Аэробная стабилизация
+
Компостирование
+
+
Сушка на иловых
+
площадках
Вакуум-фильтрация
+
Фильтр-прессование
+
Центрифугирование
+
Тепловая обработка
+
+
Термическая сушка
+
+
+
Сжигание
+
+
+
7
2. РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОБРАБОТКИ
ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД
2.1. Определение количества осадков, образующихся
на очистных канализационных сооружениях
В зависимости от типа сооружений, применяемых для очистки сточных
вод, осадки подразделяются на следующие виды:
 грубодисперсные примеси (отбросы), задерживаемые решётками;
 тяжёлые примеси (песок), задерживаемые песколовками;
 плавающие примеси (жировые вещества), всплывающие в отстойниках;
 сырые осадки - оседающие взвешенные вещества, задерживаемые
первичными отстойниками;
 активный ил, задерживаемый во вторичных отстойниках, - комплекс
микроорганизмов коллоидного типа с частично окисленными
загрязнениями, извлечёнными из сточных вод в процессе
биологической очистки;
 избыточная биопленка после биологической очистки в биофильтрах;
 смеси осадков и илов.
Рассчитаем количество осадков, образующихся на очистной станции,
производящей очистку сточных вод по следующей схеме:
Исходная
сточная 1
вода
9
10
4
3
Сырой
осадок
5
Воздух
14
12
14
6
8
7
Активный
ил
13
Обработка
осадков
Крупные
отбросы
Песчаная
пульпа
2
Избыточный
активный ил
11
Рис. 2.1 – Схема очистки сточных вод:
1 – решетки; 2 – песколовки; 3 – первичный отстойник; 4 – аэротенк; 5 –
вторичный отстойник; 6 – хлораторная; 7 – контактный резервуар; 8 – выпуск
очищенных сточных вод в водоем; 9 – сбор задержанных крупных загрязнений;
10 –песковые площадки; 11 – илоуплотнители; 12 – насосно-компрессорная
станция; 13 – избыточный активный ил; 14 – рециркуляционный активный ил
Исходные данные для расчета:
 расход бытовых сточных вод Q х / б =72000 м3/сут.;
mid
.
 норма водопотребления в населенном пункте q сут
макс =300 л/сут. чел.;
8
 расход производственных сточных вод Q пп =11000 м3/сут.;
mid
 концентрация взвешенных веществ в производственных сточных водах
пп =500 мг/дм3;
до отстаивания Cen
 БПКполн производственных сточных вод Lпп
en =400 мг/л;
 эффект осветления (задержания взвешенных веществ) в первичных
отстойниках 50%;
 снижение БПКполн сточных вод при первичном отстаивании 15%;
 БПКполн очищенной сточной жидкости L ex =15 мг/л;
 вынос активного ила из вторичных отстойников b=15 мг/л.
Концентрация загрязнений в хозяйственно-бытовых сточных водах
определяется следующим образом:
С 1000
, мг/дм3,
(2.1)
C х/б  i
i
сут
q
макс
где С і - количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут.; согласно
табл. 25 [1] составляет по взвешенным веществам 65 г/сут., по БПКполн – 75
г/сут.;
сут
q макс - норма водопотребления в населенном пункте, л/сут..чел.
Тогда концентрация взвешенных веществ в бытовых сточных водах
составит
х/б  65 1000  217 мг/дм3;
C en
300
БПКполн бытовых сточных вод
75 1000
3
Lх/б
en  300  250 мг/дм .
На рассматриваемые очистные сооружения поступает смесь бытовых и
производственных сточных вод. Общий расход очищаемых сточных вод равен
Q
 Q х/б  Q пп  72000  11000  83000 м3/сут. = 3458,3 м3/ч = 960,65 л/с.
mid
mid
mid
Концентрация загрязнений смеси сточных вод составит
(С х/б  Q х/б  C nn  Q nn )
mid
i
mid , мг/дм3;
C  i
(2.2)
i
Q
mid
т.е. по взвешенным веществам
(С х/б  Q х/б  C nn  Q nn ) (217  72000  500 11000)
en
mid
mid 
C en  en
 254,5 мг/дм3;
Q
83000
mid
а по БПКполн
9
(Lх/б  Q х/б  Lnn  Q nn ) (250  72000  400 11000)
en mid 
mid
L en  en
 270 мг/дм3.
Q
83000
mid
По заданию эффект осветления в первичных отстойниках (Э) составляет
50%, снижение БПКполн смеси сточных вод - 15%. Тогда после первичного
отстаивания концентрация загрязнений смеси сточных вод составит
по взвешенным веществам
C cdp  0,5  C en  0,5  254,5  127,25 мг/дм3;
по БПКполн
L a  1  0,15  L en  0,85  270  229,5 мг/дм3.
Определяем расход осадков в первичных отстойниках. (по сухому
веществу):
С ЭК
(2.3)
Qсух  en
 Q , т/сут.,
10 6
где К – коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных
фракций взвеси, не улавливаемых при отборе проб; К=1,1-1,2.
254,5  0,5  1,1
Q сух 
 83000  11,62 , т/сут.
6
10
Расход избыточного активного ила (по сухому веществу) равен
 0,8  С en  1  Э   α  (L a  b) 
И сух  
  Q , т/сут.,
6
10


(2.4)
где α – коэффициент прироста активного ила; α=0,3-0,5;
L a – БПКполн сточных вод после осветления.
Тогда
 0,8  254,5  1  0,5  0,3  (229,5  15) 
И сух  
  83000  13,8 т/сут.
10 6


Расход осадка и избыточного активного ила по беззольному веществу
равен



Q сух  100  Pg  100  S

mud , т/сут.;
(2.5)
100 100
И сух  100  Pg'   100  S
a mud


, т/сут.,
(2.6)
И

без
100 100
- гигроскопическая влажность сырого осадка и избыточного
Q
без


где Pg , P'
g
активного ила; принимается равной 5-6%;
S
,S
- зольность сухого вещества осадка и ила; S
=27%,
mud a mud
mud
S
=25%.
a mud
11,62  100  5  100  27 
Q без 
 8,1 т/сут.;
100  100
10
13,8  100  5  100  25
 9,8 т/сут.
100  100
Объем сырого осадка и избыточного активного ила определяется из
выражений
100  Q
без
Voc 
, м3/сут.;
(2.7)
100  Woc  ρ oc
100  И
без
, м3/сут.,
(2.8)
Vил 
100  Wил  ρа mud
где Woc - влажность сырого осадка; Woc =93-95%;
Wил - влажность уплотненного активного ила; Wил =97-98%;
ρ ос , ρ
- плотность осадка и активного ила, т/м3; для практических
а mud
расчетов может быть принята равной 1 т/м3.
100  8,1
Voc 
 162,0 м3/сут.;
100  95 1
100  9,8
Vил 
 363,0 м3/сут.
100  97,3 1
Общий расход сырого осадка и избыточного активного ила на станции
равен:
по сухому веществу
M сух  Q сух  И сух  11,62  13,8  25,42 т/сут.;
(2.9)
по сухому беззольному веществу
M без  Q без  И без  8,1  9,8  17,9 т/сут.;
(2.10)
И без 
по расходу смеси фактической влажности
М  Voc  Vил  162,0  363,0  525,0 м3/сут.
Средняя влажность смеси равна
 M сух 
  100  1  25,42   95,16%.
Wcp  100  1 
M 
 525,0 

Средняя зольность


М без


З см  100  1 
'
 Q

сух  100  Р g /100  И сух  100  Р g /100 



17
 100  1   29,6%.




11
,
62

100

5
/
100

13
,
8

100

5
/
100






(2.11)
(2.12)
(2.13)
2.2. Уплотнение осадков сточных вод
Уплотнение – наиболее распространенный прием уменьшения объема
избыточного активного ила. Для этой цели допускается применение
илоуплотнителей гравитационного типа (радиальных, вертикальных),
флотаторов и сгустителей.
11
При проектировании радиальных и вертикальных илоуплотнителей
надлежит принимать:
 выпуск уплотненного осадка под гидростатическим напором не менее 1 м;
 илососы и илоскребы для удаления осадка;
 подачу иловой воды из уплотнителей в аэротенки;
 количество илоуплотнителей не менее двух, причем оба рабочие.
Данные для расчета гравитационных илоуплотнителей необходимо
принимать по табл. 58 1.
Для флотационного сгущения активного ила надлежит применять метод
напорной флотации с использованием резервуаров круглой или прямоугольной
формы. Флотационное уплотнение следует производить как при
непосредственном насыщении воздухом объема ила, так и с насыщением
рециркулирующей части осветленной воды.
Влажность уплотненного активного ила в зависимости от типа флотатора
и характеристики ила составляет 94,5-96,5%.
Параметры для расчета илоуплотнителей приведены в Приложении А1.
В качестве илоуплотнителей принимаются вертикальные или радиальные
отстойники, основные параметры которых приведены в Приложении А2, А3.
2.2.1. Пример расчета вертикальных илоуплотнителей
Илоуплотнители рассчитываются на максимальный часовой приток
избыточного активного ила, который может быть определен по формуле
p max  Q
mid , м3/ч,
q max 
(2.14)
24  C
где p max - максимальный прирост ила с учетом сезонной неравномерности,
г/м3:
(2.15)
p max  K  P , г/м3,
m i
где K - коэффициент сезонной неравномерности прироста ила, равный
m
1,3;
P - прирост ила, определяемый в зависимости от степени
i
очистки сточных вод по 1, ф-ла 60:
p i  0,8  C cdp  K g  L a , г/м3,
(2.16)
где C cdp - концентрация взвешенных веществ в сточной воде,
поступающей в аэротенк из первичного отстойника, мг/л;
K g - коэффициент прироста; для городских и близких к ним по
составу производственных сточных вод K g =0,3; при очистке сточных
вод в окситенках величина K g снижается до 0,25;
L a - БПКполн сточных вод, поступающих в аэротенки, мг/л;
С - концентрация избыточного активного ила; при его влажности
(поступающего ила в илоуплотнители) Pen =99,6% С=4000 г/м3.
12
pmax  1,3  (0,8  127 ,25  0,3  229,5)  221,8 г/м3.
Так как вертикальные илоуплотнители, устраиваемые на базе обычных
первичных вертикальных отстойников с центральной трубой, применяются на
станциях небольшой производительности, то произведем данный расчет на
условный расход сточных вод, равный Qmid =20000 м3/сут. Тогда
221,8  20000
 46,21 м3/ч.
24  4000
Высота проточной части илоуплотнителя равна
(2.17)
h  3,6  V  t , м,
где V – скорость движения жидкости, мм/с; принимается равной 0,1 м/с;
t – продолжительность уплотнения, ч.; принимается по Приложению А1.
h  3,6  0,110  3,6 м.
Полезная площадь поперечного сечения илоуплотнителя равна
qж
Fпол 
, м2,
(2.18)
3,6  V
о.з.
где qж – максимальный расход жидкости, отделяемой в процессе уплотнения
ила за 1 час, м3/ч:
P  Pex 3
, м /ч,
(2.19)
q ж  q max  en
100  Pex
где Pen - влажность поступающего ила, %;
Pex - влажность уплотненного ила, %; принимается по Приложению
А1;
Vо.з. – скорость движения жидкости в отстойной зоне вертикального
илоуплотнителя, мм/с; принимается по Приложению А1.
99,6  98,0
q ж  46,21 
 36,97 м3/ч;
100  98,0
36,97
Fпол 
 102,69 м2.
3,6  0,1
Площадь поперечного сечения центральной трубы равна
q max
, м2,
(2.20)
f тр 
3600  Vц.тр.
где Vц.тр. - скорость движения жидкости в вертикальной трубе, м/с; Vц.тр.
qmax 
принимается 0,1 м/с.
46,21
 0,13 м2.
3600  0,1
Общая площадь илоуплотнителя равна
Fобщ  Fпол  f тр  102,69  0,13  102,82 м2.
f тр 
Диаметр одного уплотнителя
13
(2.21)
4F
общ
, м,
(2.22)
πn
где n – количество илоуплотнителей.
4  102,82
D
 65,49  8,1 м.
3,14  2
Принимаем два вертикальных илоуплотнителя диаметром 9 м, расчетная
глубина проточной части илоуплотнителя h=3,8 м (Приложение А2).
Продолжительность уплотнения избыточного активного ила определяется
по формуле
h
3,8
(2.23)
T

 10,56 ч.
3,6  Vз.о. 3,6  0,1
Время уплотнения ила в вертикальных отстойниках составляет 10-15 ч.
(Приложение А1, 1, табл. 58).
Продолжительность хранения уплотненного ила в иловой части
илоуплотнителя равна
W n
(2.24)
Tил  ил , ч.,
qу
где Wил - объем иловой (конической) части типового отстойника, м3; для
отстойника D=9 м Wил =71,3 м3 (Приложение А2);
q у - часовой расход уплотненного ила, м3/ч:
D
100  P
en  46,21  100  99,6  9,24 м3/ч.
(2.25)
max 100  P
100  98,0
ex
71,3  2
Tил 
 15,43 ч.
9,24
Полученное значение Tил соответствует рекомендуемому времени
уплотнения.
Проверочный расчет показал, что выбранный тип отстойников может
быть использован в качестве илоуплотнителей.
Выпуск
уплотненного
ила
осуществляется
непрерывно
под
гидростатическим напором не менее 1 м.
Сливная вода, отделившаяся в процессе уплотнения, направляется на
биологическую очистку.
qу  q

2.2.2. Пример расчета радиальных илоуплотнителей
Определяем максимальный часовой приток избыточного активного ила,
используя формулы (2.14) – (2.16)
pmax  1,3  0,8  127,25  0,3  229,5  221,8 г/м3;
221,8  83000
qmax 
 191,8 м3/ч.
24  4000
14
Необходимый объем илоуплотнителя равен
W  q max  T  191,8  11  2109,8 м3.
(2.26)
(Продолжительность уплотнения Т принята по Приложению А1).
В качестве илоуплотнителей принимаем вторичные радиальные
отстойники диаметром 18 м с объемом зоны отстаивания одного отстойника
Wз.о.=788 м3 и объемом иловой зоны Wил =160 м3 (Приложение А3).
Количество илоуплотнителей равно
2109,8
W
(2.27)
n

 2,7 .
Wз.о.
788
Принимаем три илоуплотнителя.
Нагрузка на зеркало илоуплотнителя равна
q
м3
max
,
,
(2.28)
qo 
2 ч
2
м
n R
где R – радиус отстойника, м.
191,8
м3
qo 
 0,25
.
2
2
м ч
3  3,14  9
Нагрузка находится в пределах допустимой для радиальных
илоуплотнителей ( q o =0,2-0,5 м3/(м2.ч)).
Расчетный расход уплотненного ила при его влажности 97,3% определим
по формуле (2.25)
100  99,6
q у  191,8 
 28,41 м3/ч.
100  97,3
Максимальный объем жидкости, отделяющейся в процессе уплотнения,
определим по формуле (2.19)
99,6  97,3
q ж  191,8 
 163,38 м3/ч.
100  97,3
При проектировании радиальных илоуплотнителей принимают: высоту
зоны осветленной иловой воды – 0,4-0,6 м; высоту нейтрального слоя – 0,3-0,5
м; высоту зоны уплотненного осадка и размещения скребков – 0,3 м (при
использовании илососов ее увеличивают до 0,7 м).
2.3. Стабилизация осадков
2.3.1. Анаэробная стабилизация (сбраживание)
Одним из основных методов обезвреживания осадков сточных вод
является анаэробное сбраживание, осуществляемое микроорганизмами,
способными окислять органические вещества осадков без доступа воздуха.
Для анаэробного сбраживания осадков городских сточных вод
применяются
метантенки
с
целью
стабилизации
и
получения
метаносодержащего газа брожения. При этом учитывается состав осадка,
наличие веществ, тормозящих процесс сбраживания и влияющих на выход газа.
15
Для сбраживания осадков в метантенках принимается мезофильный
(t=33 С) или термофильный (t=53оС) режим. Выбор режима сбраживания
следует производить с учетом методов последующей обработки и утилизации
осадков, а также санитарных требований.
Для поддержания требуемого режима сбраживания необходимо
предусматривать:
- равномерную загрузку осадка в метантенки в течение суток;
- обогрев – острым паром, выпускаемым через эжекторные устройства
или подаваемым в теплообменные аппараты.
Необходимое количество тепла следует определять с учетом теплопотерь
в окружающую среду.
Определение вместимости метантенков производят в зависимости от
фактической влажности осадка по суточной дозе загрузки D mt (Приложение
о
Б1, 1, табл. 59); для осадков производственных сточных вод – на основании
экспериментальных данных.
При наличии в сточных водах ПАВ принятую суточную дозу загрузки
следует проверять по формуле (110) 1:
10  D
lim
, %,
(2.29)
D mt 
C  100  P
dt
mud
где D lim - предельно допустимая загрузка рабочего объема метантенка в сутки,


г/м3, принимаемая равной:
40 – для алкилбензолсульфатов с прямой алкильной цепью;
85 – для других «мягких» и промежуточных анионных ПАВ;
65 – для анионных ПАВ в бытовых стоках;
C dt - содержание ПАВ в осадке, мг/г сухого вещества осадка, принимается
по экспериментальным данным или 1, табл. 60;
Pmud - влажность загружаемого осадка, %.
Если вычисленная суточная доза D mt окажется менее указанной в
Приложении Б1 (т.е. 1, табл. 59), то объем метантенка следует определять по
полученному значению; если равной или превышающей указанную – по
табличным данным.
Весовое количество газа, получаемого при сбраживании, надлежит
принимать 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества загружаемого осадка.
Объемный вес газа 1 кг/м3, теплотворная способность 5000 ккал/м3.
Влажность осадка, выгружаемого из метантенка, следует принимать в
зависимости от загружаемых компонентов по сухому веществу с учетом
распада беззольного вещества.
Распад беззольного вещества загружаемого осадка в зависимости от дозы
загрузки определяется по формуле
R r  R lim  K r  D mt , %,
(2.30)
16
где R lim - максимально возможное сбраживание беззольного вещества
загружаемого осадка, %:


(2.31)
 0,92  C  0,62  C  0,34  C  100 , %,
prt 
lim 
fat
gl
где C fat , C gl , C prt - соответственно содержание жиров, углеводов и
R
белков в 1 г беззольного вещества осадка, определяемое анализом;
K r - коэффициент, зависящий от влажности осадка (Приложение Б2, 1,
табл. 61).
При отсутствии данных о химическом составе загружаемого в метантенк
осадка R lim принимается для осадков из первичных отстойников равным 53%,
для избыточного активного ила – 44%, для смеси осадка с активным илом – по
среднеарифметическому соотношению смешиваемых компонентов по
беззольному веществу.
При проектировании метантенков надлежит предусматривать 1, п.
6.356:
 мероприятия по взрывопожарной безопасности оборудования и
обслуживающих помещений;
 количество метантенков не менее двух, оба рабочие;
 отношение диаметра метантенка к его высоте Н (от днища до основания
газосборной горловины) не более 0,8-1;
 расположение статического уровня осадка на 0,2-0,3 м выше основания
горловины, а верх – на 1-1,5 м выше динамического уровня осадка;
 площадь газосборной горловины из условия пропуска 600-800 м3 газа в
сутки на 1 м3 площади;
 расположение открытых концов труб для отвода газа из газового колпака
на высоте не менее 2 м от динамического уровня;
 загрузку осадка в верхнюю зону метантенка и выгрузку из нижней зоны;
 систему опорожнения резервуаров метантенков – с возможностью подачи
осадка из нижней зоны в верхнюю;
 переключения,
обеспечивающие
возможность
промывки
всех
трубопроводов;
 перемешивающие устройства, рассчитанные на пропуск всего объема
бродящей массы в течение 5-10 ч.;
 герметически закрывающиеся люки, лазы, смотровые люки;
 расстояния от метантенков до основных сооружений станции,
внутриплощадочных автомобильных дорог и железнодорожных путей – не
менее 20 м, до высоковольтных линий – не менее 1,5 высоты опоры;
 ограждение территории метантенков.
К установке следует принимать стальные метантенки полезным объемом
1100 – 2500 – 5000 – 9000 м3 или железобетонные, конструктивные размеры
которых приведены в Приложении Б3.
17
2.3.2. Газгольдеры
Для приема газа из метантенков используют мокрые газгольдеры, каждый
из которых состоит из резервуара, заполненного водой, и колокола,
перемещающегося на роликах по направляющим. Вес колокола
уравновешивается противодавлением газа. Благодаря этому при изменении
объема газа под колоколом давление в газгольдере и газовой сети остается
постоянным.
Газ, получаемый в метантенках в результате процесса сбраживания
осадка, используется на энергетические нужды канализационных станций:
1) непосредственно в качестве горючего в котлах с газовыми горелками, для
обогрева метантенков и отопления зданий очистных станций и поселков
при них. Этот способ использования газов является самым
распространенным;
2) в газовых двигателях, приводящих в движение генератор, насосы и
воздуходувки.
Расстояние от газгольдера до котельной и других помещений должно
быть не менее 30 м и не менее высоты дымовой трубы, до внутриплощадочных
дорог – не менее 20 м, расстояние между газгольдерами – не менее ½ суммы их
диаметров.
Применяются типовые газгольдеры, основные данные которых
приведены в Приложении Б4.
2.3.3. Пример расчета метантенков
Рассчитать метантенки для сбраживания смеси сырого осадка из
первичных отстойников и избыточного активного ила.
Принимаем термофильный режим сбраживания, при котором полностью
уничтожаются яйца гельминтов, находящиеся в осадке. Температура
сбраживания 53оС. Суточная доза загрузки осадка в метантенки при влажности
осадка 95% принимается равной D mt =17% (Приложение Б1).
Тогда объем метантенков равен
M  100 525,0  100
(2.32)
Vmt 

 3088,24 м3.
D mt
17
Для обработки осадка принимаем три стальных метантенка; полезный
объем одного резервуара 1100 м3.
Суммарный объем метантанков при этом окажется несколько больше
требуемого, в связи с чем фактическая доза загрузки понизится до значения
525,0  100
D mt 
 15,91 %.
3  1100
Максимально
возможное
сбраживание
беззольного
вещества
загружаемого осадка определяется по формуле (2.26) при известном составе
осадка. При отсутствии данных о химическом составе осадка величину R lim
допускается принимать:
- для осадков из первичных отстойников – R
18
lim.o с
=53%;
- для избыточного активного ила – R
=44%;
lim. ил
- для смеси осадка с активным илом – по среднеарифметическому
соотношению смешиваемых компонентов по беззольному веществу:
R
Q
R
И
lim. ил без , %,
(2.33)
R
 lim.oc без
lim
М
без
53  8,1  44  9,8
R

 48,1 %.
lim
8,1  9,8
Тогда распад беззольного вещества определим по формуле (2.30)
R r  48,1  0,31  15,9  43,17 %,
(значение K r =0,31 принято по 1, табл. 61).
Количество распавшегося беззольного вещества равно
M без  R r  17,9  0,432  7,73 т.
Для хранения газа предусматриваются мокрые газгольдеры, вместимость
которых рассчитывается на 2-4-часовой выход газа; давление газа под колпаком
1,5-2,5 кПа (150-250 мм вод. ст.).
Суммарный выход газа
R r  M без  1000 43,17  17,9  1000
Г

 7727,43 м3/сут. (2.34)
100
100
Вместимость газгольдеров равна
Г3 7727 ,43  3
Vг 

 965,93 м3.
24
24
Принимаем три типовых газгольдера объемом 300 м3 каждый
(Приложение Б4).
2.3.4. Аэробная стабилизация
Метод аэробной стабилизации осадков заключается в длительном
аэрировании их, в результате которого происходит распад органических
беззольных веществ осадка, а оставшиеся органические вещества являются
стабильными, т.е. неспособными к загниванию.
На аэробную стабилизацию допускается направлять неуплотненный или
уплотненный в течение 5 ч. активный ил, а также смесь его с сырым осадком.
Для аэробной стабилизации следует предусматривать сооружения типа
коридорных аэротенков.
Продолжительность аэрации при температуре 20оС надлежит принимать:
- для неуплотненного ила – 2-5 сут.;
- для смеси осадка первичных отстойников и неуплотненного ила – 6-7 сут.;
- для смеси осадка и уплотненного активного ила – 8-12 сут.
При более высокой температуре осадка продолжительность аэробной
стабилизации надлежит уменьшать, а при меньшей – увеличивать. При
изменении температуры на 10оС продолжительность стабилизации
соответственно изменяется в 2-2,2 раза.
19
Аэробная стабилизация осадка может осуществляться в диапазоне
температур 8-35оС.
Для осадков производственных сточных вод продолжительность процесса
надлежит определять экспериментально.
Расход воздуха на аэробную стабилизацию следует принимать 1-2 м3/ч на
1 м3 вместимости стабилизатора от концентрации осадка соответственно 99,597,5%. При этом интенсивность аэрации должна быть не менее 6 м3/(м2.ч).
Уплотнение
аэробно
стабилизированного
осадка
следует
предусматривать или в отдельно стоящих илоуплотнителях, или в специально
выделенной зоне внутри стабилизатора в течение не более 5 ч. Влажность
уплотненного осадка должна быть 96,5-98,5%.
Иловая вода из уплотнителей должна направляться в аэротенки. Степень
ее загрязнения следует принимать: по БПКполн – 200 мг/л; по взвешенным
веществам – до 100 мг/л.
Для аэробно стабилизированных осадков следует предусматривать
дальнейшую обработку так же, как для осадков, сброженных в мезофильных
условиях. Водоотдача их значительно лучше исходных и анаэробно
сброженных. Они быстро подсыхают на иловых площадках при нагрузке в 1,5
раза больше, чем для термофильно сброженных осадков, а подготовка их к
механическому обезвоживанию проще, чем осадков, сброженных в анаэробных
условиях.
2.3.5. Пример расчета аэробных стабилизаторов
Необходимо рассчитать следующие варианты:
1) аэробная стабилизация неуплотненного активного ила;
2) аэробная стабилизация смеси сырого осадка и неуплотненного
активного ила.
В сутки на станции образуются следующие количества осадков и ила (см.
подраздел 2.1):
по сухому веществу
M сух  Q сух  И сух  11,62  13,8  25,42 т/сут.;
по беззольному веществу
М
Q
И
 8,1  9,8  17,9 т/сут.;
без
без
без
по объему фактической влажности
13,8  100
V  162,0 м3/сут.; V

 2760 м3/сут.;
ил.н 100  99,5  1
oc
V  162,0  2760,0  2922,0 м3/сут.
см
Температуру сточных вод в аэротенке и активного ила в стабилизаторе
принимаем равными соответственно Ta =18оС и Tc =15оС.
Для условий данного примера принято, что время обработки воды в
аэротенках составляет t a =5,4 ч. при дозе ила a a =2 г/л.
20
Содержание взвешенных веществ в сточной жидкости, поступающей в
аэротенки Bвз =127,25 мг/л. Возраст ила в этом случае может быть подсчитан
по формуле
t  a  1000 5,4  2  1000
τ a a

 3,5 сут.
(2.35)
Bвз  24
127,25  24
Время стабилизации неуплотненного активного ила в стабилизаторе
t ил 

8  10   0,02  20  Та  τ  5 
1,082015
(2.36)
8  0,02  20  18  4,5  5  12,32
сут.
1,0820  15
Удельный расход кислорода равен
0,96  0,016  τ 0,96  0,016  4,5
q 

 0,69 кг О2/ кг ОВ. (2.37)
ил
1  0,108  τ
1  0,108  4,5
Требуемый объем аэробного стабилизатора равен
V  Vил.н  t ил  2760  12,32  34003,2 м3.
(2.38)
В качестве стабилизаторов принимаем типовые аэротенки-смесители
трехкоридорные, 6 секций. Размеры одного коридора L=60 м, B=6 м, h=5 м.
(Приложение В).
Определяем требуемое количество воздуха по формуле
q  So  1000
ил
Д
, м3/м3 иловой смеси,
(2.39)
K  K  n  n  Cp  C
1 2 1 2
где S o - концентрация беззольного вещества в поступающем на стабилизацию
неуплотненном иле, кг/м3:
И
1000 9,8 1000
So  без

 3,55 кг/м3;
V
2760
ил.н.
С – концентрация кислорода в стабилизаторе, мг/л; С=1-2 мг/л;
C p - растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л; зависит от температуры,
атмосферного давления и глубины погружения аэратора; может быть
рассчитана по [1, (63)];
C p  C =9,4 мг/л;
K1 – коэффициент, учитывающий тип аэратора, может быть определен по [1,


табл. 42] в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и
стабилизатора; K1=1,47;
K 2 – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов, определяем
по [1, табл. 43]; K 2 =2,68;
n1 – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод:
21
n1  1  0,02  (25  20)  1,1 ;
n 2 – коэффициент качества сточных вод; для городских сточных вод n 2 =0,85.
0,69  3,55 1000
Д
 64,93 м3/м3.
1,47  2,92  1,1  0,85  9,4
При расчете продолжительности аэробной стабилизации смеси сырого
осадка и неуплотненного активного ила необходимо определить отношение
беззольного вещества осадка к беззольной смеси:
Q
8,1
B  без 
 0,45 ,
М без 17,9
тогда период стабилизации активного ила и сырого осадка
t c  t ил  2  В  12,32  2  0,45  13,22 ч.
Удельное количество кислорода для смеси осадка и ила равно
q c  q ил  1  0,4  В  τ  0,69  1  0,4  0,45  4,5  0,95 кг О2/кг БЗ. (2.40)
Требуемый объем стабилизатора
Vc  Vсм  t c  2922,0  13,22  38628,84 м3.
(2.41)
В качестве стабилизаторов принимаем типовые аэротенки-смесители
трехкоридорные, 5 секций. Размеры L=83 м, B=6 м, h=5 м.
Концентрация беззольного вещества смеси сырого осадка и избыточного
уплотненного активного ила
М
17,9  1000
So  без 
 6,12 кг/м3.
Vсм
2922,0
Тогда необходимое удельное количество воздуха
0,97  6,12  1000
Д
 157,36 м3/м3.
1,47  2,92 1,1  0,85  9,4
Значения коэффициентов приняты в соответствии с типом аэрации,
используемом в аэробном стабилизаторе.
Уплотненный активный ил или смесь его с осадком первичных
отстойников нерационально подвергать аэробной стабилизации, так как это
приводит к резкому увеличению удельного сопротивления осадка.
Уплотнение (отстаивание) аэробно стабилизированных осадков должно
производиться в течение 1,5-2 ч. в специально выделенной отстойной зоне
внутри аэрационного сооружения или в отдельных уплотнителях
(отстойниках). Влажность осадка после уплотнения составляет 95-96%. Иловая
вода направляется в начало очистных сооружений или в аэрационные
сооружения. БПК иловой воды можно принимать около 100 мг/л.
Дальнейшая обработка стабилизированных осадков такая же, как и для
осадков, сброженных в метантенке в мезофильных условиях.
Водоотдача аэробно стабилизированных осадков больше, чем анаэробно
сброженных.




22
При аэробной стабилизации происходит гибель бактерий coli более, чем
на 95%, но яйца гельминтов при этом не погибают, поэтому осадки после
аэробной стабилизации необходимо обеззараживать.
2.4. Кондиционирование осадков
Для улучшения влагоотдачи осадков необходимо изменить структуру их
твёрдой фазы путём коагуляции химическими реагентами, или введением
присадочных материалов, замораживанием с последующим оттаиванием,
тепловой обработкой.
Проведение
указанных
операций,
получившее
наименование
кондиционирования осадков, вызывает укрупнение частиц осадков и
дисперсионной среды, что ослабляет силу сцепления воды с твёрдыми
частицами. Изменение структуры осадков приводит к количественному
перераспределению форм связи влаги с увеличением содержания свободной
воды за счёт уменьшения общего количества связанной влаги, что позволяет
добиваться более глубокого и быстрого их обезвоживания. В настоящее время
применяют простое в эксплуатации и высокоэффективное химическое
кондиционирование
полиэлектролитами
(флокуляция)
и
реже
–
неорганическими электролитами (коагуляция).
Так как осадки содержат отрицательно заряженные коллоиды, то для их
коагуляции применяются катионные носители заряда: соли алюминия и железа,
а также органические катионные полимеры.
При растворении в воде соли алюминия и железа образуют продукты
гидролиза и приводят к снижению рН осадка до 4-5. Поэтому в осадок
необходимо ввести известь (для повышения рН свыше 10) для увеличения
эффективности коагуляции. Кроме того, введение извести в осадок
предотвращает распространение их запаха. Синтетические флокулянты
получили гораздо более широкое применение, чем природные, ввиду лучших
их флокуляционных свойств и более экономичного производства. Применяются
в основном катионные синтетические органические полиэлектролиты.
Применяемые в качестве реагентов хлорное и сернокислое железо, а
также известь, вводятся в осадок в виде 10%-ных растворов, а флокулянты - в
виде 0,1-0,15%-ных растворов. Дозы реагентов определяются опытным путём.
Кондиционирование осадков обычно проводится перед обезвоживанием, так
как осадок после кондиционирования хорошо отдаёт воду.
При использовании органических флокулянтов необходимо использовать
оборудование, которое учитывает не простую специфику таких препаратов,
требующих строгого обращения, как в процессе хранения и растворения, так и
в процессе насосной транспортировки. Главным условием является получение
созревшего однородного раствора и подача в точку потребления специальными
насосами, которые за счет своей конструкции не допустят механического
разрушения длинноцепных молекул среды.
Экономия флокулянта и эффективность центрифугирования осадков в
значительной степени зависят от полноты его растворения. Для приготовления
23
рабочего раствора порошкообразного флокулянта применяются две
технологические схемы:
 одностадийная – приготовление раствора 0,1-0,15%-ной концентрации;
 двухстадийная - приготовление раствора 0,5-1,0%-ной концентрации .и
последующее ее доведение (разбавление) до рабочей концентрации 0,10,15%.
Эффективность процесса флокуляции во многом зависит от правильного
выбора места ввода рабочего раствора флокулянта и продолжительности
контакта его с осадком для достижения полной флокуляции коллоидных
частиц.
К безреагентным
методам кондиционирования осадка относятся
тепловая обработка и замораживание с последующим оттаиванием. Тепловая
обработка заключается в нагревании осадка до температуры 170-220°С и
выдерживании их при этой температуре в закрытых емкостях - автоклавах,
реакторах в течение 30-120 мин.
Осадок после тепловой обработки быстро уплотняется до влажности 9294%, т.е. его объём сокращается в 2-4 раза, причём обезвоживаются осадки без
обработки их химическими реагентами.
Осадок после замораживания и оттаивания обезвоживается механическим
путём тоже без применения дополнительных реагентов.
2.5. Обезвоживание осадков
2.5.1. Обезвоживание в естественных условиях
(сушка на иловых площадках)
Наиболее простым и распространенным способом обезвоживания осадков
является сушка их на иловых площадках с естественным основанием, которые
допускается проектировать на естественном основании с дренажем и без
дренажа, на искусственном асфальтобетонном основании с дренажем,
каскадные с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды,
площадки-уплотнители.
Нагрузку осадка на иловые площадки, м3/м2, в год в районах со
среднегодовой температурой воздуха 3-6оС и среднегодовым количеством
атмосферных осадков до 500 мм надлежит принимать по Приложению Д.
На иловых площадках должны предусматриваться дороги со съездами на
карты для автотранспорта и средств механизации с целью обеспечения
механизированной уборки, погрузки и транспортирования подсушенного
осадка.
Для уборки и вывоза подсушенного осадка следует предусматривать
механизмы, используемые на земляных работах.
Иловые площадки на естественном основании допускается проектировать
при условии залегания грунтовых вод на глубине не менее 1,5 м от поверхности
карт и только в тех случаях, когда возможна фильтрация иловых вод в грунт.
24
При меньшей глубине залегания грунтовых вод следует предусматривать
понижение их уровня или применять иловые площадки на искусственном
асфальтобетонном основании с дренажем.
При проектировании иловых площадок надлежит принимать ([1], п.
6.391):
 рабочую глубину карт – 0,7-1 м;
 высоту оградительных валиков – на 0,3 м выше рабочего уровня;
 ширину валиков поверху – не менее 0,7 м, при использовании
механизмов для ремонта земляных валиков – 1,8-2 м;
 уклон дна разводящих труб или лотков – по расчету, но не менее 0,01;
 число карт – не менее четырех.
При проектировании иловых площадок на естественном основании
размеры карт и число выпусков осадка на карту определяют исходя из
влажности осадка, дальности его разлива и способа уборки после подсыхания.
Дальность разлива осадка с влажностью около 97% может составлять 75-100 м.
При этом целесообразно строить иловые площадки размерами 100х100 м.
Дальность разлива осадка с влажностью 93-95% может составлять 20-25 м, в
этом случае ширина карт будет ограничена 40-50 м при двустороннем напуске.
Узкие площадки предпочтительнее при планировке на территории, имеющей
хорошо выраженный уклон. Для осадков с удельным сопротивлением ниже
1000.1010 см/г допускается применение иловых площадок с дренажем, при этом
нагрузку принимают от 2 до 3 м3/(м2.год).
Иловые площадки должны проверяться на зимнее намораживание, для
которого допускается использование 80% из площади (остальные 20% площади
предназначаются для использования во время весеннего таяния намороженного
осадка). Продолжительность периода намораживания следует принимать
равной числу дней со среднесуточной температурой воздуха ниже -10оС.
Количество намороженного осадка допускается принимать равным 75%
исходного осадка, поданного на иловые площадки за период намораживания.
Высоту намораживаемого слоя надлежит принимать на 0,1 м менее высоты
валика. Дно разводящих труб или лотков – выше горизонта намораживания.
Искусственное дренирующее основание иловых площадок необходимо
устраивать из двух слоев асфальта δ=0,015-0,025 по щебеночно-песчаной
подготовке толщиной 0,1 м.
При проектировании иловых площадок с отстаиванием и поверхностным
отводом иловой воды следует принимать ([1], п. 6.392):
 число каскадов 4-7;
 число карт в каждом каскаде – 4-8;
 полезную площадь одной карты от 0,25 до 2 га;
 ширину карт 30-100 м (при уклонах местности 0,004-0,08), 50-100 м (при
уклонах 0,01-0,04), 60-100 м (при уклонах 0,01 и менее);
 длину карт при уклонах свыше 0,04 – 80-100 м, при уклонах 0,01 и менее
– 100-250 м;
 отношение ширины к длине 1:2 – 1:2,5;
25
 высоту оградительных валиков и насыпей для дорог – до 2,5 м;
 рабочую глубину карт – на 0,3 м менее высоты оградительных валиков;
 напуски осадка: при 4 картах в каскаде – 2 первые карты, при 7-8 картах –
на 3-4 первые карты;
 перепуски иловой воды – 30-50% количества обезвоживаемого осадка.
Иловые площадки-уплотнители устраивают рабочей глубиной до 2 м в
виде прямоугольных карт-резервуаров с водонепроницаемыми днищами и
стенами. Для выпуска иловой воды, выделяющейся при отстаивании осадка,
вдоль продольных стен предусматривают отверстия, перекрываемые шиберами.
Подачу иловой воды с иловых площадок осуществляют на очистные
сооружения, при этом сооружения рассчитывают с учетом дополнительных
загрязняющих веществ и количества иловой воды. Дополнительные количества
загрязняющих веществ от иловой воды принимают: при сушке сброшенных
осадков – по взвешенным веществам – 1000-2000 мг/л, по БПКполн – 1000-2000
мг/л (большие значения для площадок-уплотнителей, меньшие – для других
типов иловых площадок); иловая вода из уплотнителей аэробностабилизированного осадка должна направляться в аэротенки; ее загрязнения
следует принимать: БПКполн – 200 мг/л, по взвешенным веществам – до 100
мг/л; влажность уплотненного осадка 96,5-98,5%.
2.5.2. Пример расчета иловых площадок
Исходные данные:
очистные сооружения расположены в Сумской области Украины. Под
иловые площадки отводится участок с глинистыми грунтами и залеганием
грунтовых вод на глубине 4 м от поверхности карт. На иловые площадки для
обезвоживания поступает осадок, сброженный в метантенках в термофильных
условиях. Количество поступающего осадка - М=525 м3/сут.
Полезная площадь иловых площадок равна
M  365 3
,м ,
(2.42)
F
hK
где h – нагрузка на иловые площадки, м3/м2 в год; принимается по Приложению
Д ([1], табл. 64) для сброженной смеси осадков первичных отстойников и
активного ила в термофильных условиях при среднегодовой температуре
воздуха 3-6оС и среднегодовом количестве атмосферных осадков до 500 мм;
h=1 м3/м2;
К – климатический коэффициент, принимаемый по [1], рис. 3; для Сумской
области К=1,1.
525  365
F
 174204 ,54 м3.
1  1,1
Принимаем карты размерами 100х100 м, тогда площадь каждой карты
10000 м2, а их количество равно
174204 ,54
 17,4  18 шт.
10000
26
Дополнительная площадь иловых площадок, занимаемая валиками,
дорогами, канавами принимается равной
Fдоп  K1  F  0,3  174204 ,54  52261,36 м2,
(2.43)
где K1 - коэффициент, учитывающий 30% площади на устройство дорог и
валиков.
Тогда общая площадь иловых площадок
Fобщ  F  Fдоп  174204,54  52261,36  226465,9 м3.
Принимаем рабочую глубину карт 1,0 м, высоту оградительных валиков –
на 0,3 м выше рабочего уровня, ширину валиков по верху – 0,7 м, уклон дна
разводящих лотков – 0,01.
Иловые площадки проверяются на зимнее намораживание по числу дней
с температурой -10оС. Под намораживание должно отводиться не более 80%
полезной площади иловых площадок.
Высота слоя намораживания зависит от климатических условий
MtK
3 , м,
(2.44)
h1 
FK
2
где t – период намораживания [1, рис 3], сут.; t=25 сут.;
K 2 – коэффициент, учитывающий часть площади, отводимой под зимнее
намораживание; K 2 =0,8;
K 3 – коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие
зимней фильтрации и испарения; K 3 =0,75.
525  25  0,75
h 
 0,07 м.
1 174204 ,54  0,8
Дренаж на иловых площадках принимается из перфорированных
асбестоцементных труб диаметром 150 мм, закладываемых в траншеи шириной
1 м, заполненные щебнем или гравием крупностью 5-15 мм. Расстояние между
дренажными трубами – 6 м, уклон – i=0,002. Иловая вода отводится в начало
очистных сооружений.
Объем подсушенного осадка (влажность 80%) за год равен
100  95
100  95
Wп  М  365 
 525  365 
 47906,25 м3.
100  80
100  80
Уборка подсушенного осадка производится экскаватором с дальнейшей
погрузкой осадка на самосвалы.
2.5.3. Механическое обезвоживание осадков
Обезвоживание осадков сточных вод на иловых площадках для очистных
сооружений средней и большой производительности часто оказывается
невозможным из-за отсутствия свободных земельных площадей. Поэтому на
таких станциях применяют механическое обезвоживание осадков на вакуумфильтрах, фильтр-прессах, центрифугах или других аппаратах.
27
При фильтровании происходит процесс отделения твёрдых частиц от
жидкости при разности давления над фильтровальной средой и под ней.
Фильтрующей средой на барабанных вакуум-фильтрах и фильтр-прессах
является фильтровальная ткань и слой осадка, налипающий на ткань в процессе
фильтрования. Первоначальное фильтрование происходит через ткань, в порах
которой твёрдые частицы осадка задерживаются и создают добавочный
фильтровальный слой. Этот слой по мере фильтрования увеличивается и
является главной фильтрующей средой, а ткань служит лишь для поддержания
фильтрующего слоя.
При фильтровании жидкость протекает через пористую массу и
образуется слой осадка (кека). При увеличении слоя кека уменьшается скорость
протекания жидкости (фильтрата).
В зоне фильтрования осадок фильтруется под действием вакуума (в
барабанных вакуум-фильтрах), а на фильтр-прессах под давлением. Влажность
обезвоженного осадка (кека) составляет 60-80%.
Осадки перед подачей на механическое обезвоживание подвергаются
коагулированию, благодаря чему частицы осадка объединяются с хлопьями
реагентов в крупные агрегаты и осадок легче отдаёт воду. Реагенты вводятся
непосредственно перед подачей осадка на механическое обезвоживание (перед
фильтр-прессами, центрифугами).
Сброженный осадок, выгружаемый из метантенка, перед подачей на
механическое обезвоживание, подвергается промывке технической водой в
течение 15-20 мин. из расчета 2-4 м3 воды на 1 м3 осадка и продувается
воздухом в объёме 0,5 м3 на 1 м3 смеси осадка и воды. Затем эта смесь
направляется в илоуплотнители, где в течение 12-24 ч. уплотняется осадок и
удаляется вода. Иловая вода, содержащая до 1500 мг/л взвешенных веществ и
БПК до 900 мг/л, направляется на очистные сооружения, а уплотнённый осадок
(кек) влажностью 94-96% подвергается коагулированию и затем поступает на
обезвоживание.
Обезвоживание осадка на вакуум-фильтрах заключается в удалении
воды из сплошного слоя осадка, размещенного на ткани под действием
вакуума, который создается со стороны ткани. На вакуум-фильтрах можно
обрабатывать практически все виды осадков. Различают обычные барабанные,
барабанные со сходящим полотном, дисковые и ленточные вакуум-фильтры.
Осадок фильтруется под действием вакуума (300-500 мм рт.ст.) через
ткань, а фильтрат отводится по коллектору. Влажность осадка составляет 7287% [1, табл. 62]. Для улучшения фильтрационной способности ткань через 824 ч. работы фильтра регенерируют – промывают ингибированной кислотой
или раствором ПАВ.
Обезвоживание осадка на фильтр-прессах заключается в удалении
воды под действием избыточного давления, которое создается со стороны
осадка. Фильтр-пресса применяют в тех случаях, когда осадок после
обезвоживания направляют на сушку или сжигание или когда необходимо
получить осадки для дальнейшей утилизации с минимальной влажностью.
28
Фильтр-прессы различают рамные, камерные типа ФПАКМ, ленточные,
барабанные и винтовые (шнековые). По сравнению с барабанными вакуумфильтрами, при прочих равных условиях, после обезвоживания осадка на
фильтр-прессах получаются осадки с меньшей влажностью - 55-75%.
Фильтр-прессы являются аппаратами периодического действия.
Наиболее эффективно обезвоживаются на камерных фильтр-прессах
осадки минерального происхождения производственных сточных вод. Осадки
городских сточных вод обезвоживаются хуже.
Обезвоживание осадка на центрифугах – это процесс разделения
неоднородных систем (эмульсий, суспензий) под действием центробежных сил,
возникающих во вращающемся роторе. Подающийся непрерывно осадок под
действием центробежных сил прижимается к внутренней поверхности
сплошного ротора. Твердые частицы, имеющие большую плотность, осаждаются
в объеме суспензии и концентрируются на стенках ротора, вытесняя воду в
пространство, расположенное ближе к центру вращения. Это дает возможность
разделить осадок на фракции: твердую – кек и жидкую – фугат.
Обезвоживанию методом центрифугирования подлежат все виды осадка
(из первичных отстойников, избыточного активного ила, смеси).
Основными недостатками метода являются пока что высокая стоимость
флокулянтов, а при центрифугировании без флокулянтов – низкая
эффективность задержания сухого вещества осадка, т.е. образуется фугат с
высокими значениями БПК, ХПК и содержанием взвешенных веществ, и его
необходимо направлять на дальнейшую обработку на сооружения
биологической очистки, увеличивая тем самым нагрузку на них.
Для обезвоживания осадков сточных вод применяют серийные,
непрерывно действующие осадительные шнековые центрифуги типа ОГШ.
Основными элементами центрифуги являются конический ротор со сплошными
стенками и полый шнек. Ротор и шнек вращаются в одну сторону, но с разными
скоростями. Под действием центробежной силы частицы осадка отбрасываются
к стенкам ротора и вследствие разности частоты вращение ротора и шнека
перемещаются к отверстию в роторе, через которые обезвоженный осадок
выгружается в бункер кека, а фугат (жидкая фаза) отводится через отверстия,
расположенные с противоположной стороны ротора.
Эффективность задержания сухого вещества и влажность осадка
принимают по [1, табл. 63].
2.5.4. Пример расчета цеха центрифугирования осадков
Рассмотрим
пример
обезвоживания
осадков
при
помощи
центрифугирования (расчет при использовании фильтр-прессов выполняется
аналогично).
Производительность центрифуг зависит от конкретных условий работы
(качество осадков, состав сточных вод, методы предварительной обработки
осадка).
К установке могут быть приняты следующие типы центрифуг:
29
Центрифуга
ОГШ-631У-02 (г. Сумы)
ОГШ-459У-02 (г. Харьков, "Экомаш")
ОГШ-45/601 Л-01 (г. Харьков, "Экомаш")
Производительность (при 20часовой работе цеха)
20 м³/ч (400 м³/сут.)
12 м³/ч (240 м³/сут.)
30 м³/ч (600 м³/сут.)
Время работы цеха принимается 16-20 ч., остальное время
предназначено для технического обслуживания оборудования.
При количестве образующегося осадка Vсм =2922 м3/сут. к установке
могут быть приняты центрифуги:
 ОГШ-631У-02 – 8 рабочих и 2 резервные;
 ОГШ-459У-02 – 12 рабочих и 2 резервные;
 ОГШ-45/601 Л-01 – 5 рабочих и 2 резервные;
 различные комбинации центрифуг с разной производительностью.
Выбор того или иного варианта осуществляется с учетом конкретных
условий работы станции после определения и сравнения для различных
вариантов технических и экономических параметров работы.
Количество резервного оборудования принимается согласно п. 6.385 [1]:
– вакуум-фильтров и фильтр-прессов при количестве рабочих единиц до
трех – 1, от четырех до десяти – 2;
– центрифуг при количестве рабочих единиц до двух – 1, трех и более – 2.
Принимаем для расчета следующий вариант установки центрифуг:
 ОГШ-631У-02 – 1 рабочая и 1 резервная;
 ОГШ-459У-02 – 1 рабочая и 1 резервная;
 ОГШ-45/601 Л-01 – 4 рабочих и 2 резервные;
Таким образом, расчетное количество перерабатываемого центрифугами
осадка, м3/сут, составит:
QОС = 1 · 400 + 1 · 240 + 4 · 600 = 3040 м3/сут.
Влажность исходного осадка (усредненная) составляет WОС=97%
(зависит от качества исходных сточных вод, количества и свойств осадка
(сырой осадок, активный ил, смесь осадков), способов его предварительной
обработки).
Количество сухого вещества осадка, т/сут., можно определить по
формуле
Q  (100  Woc ) 3040  100  97 
Q сух.в  oc

 91,2 т/сут. (2.45)
100
100
Количество кека, полученного в результате центрифугирования, м3/сут,
определяем по формуле
Q  100  Woc  3
, м /сут.,
(2.46)
Qкека  oc
100  Wк
где WК – влажность выгружаемого из центрифуг кека, %; по результатам
экспериментальных данных принимаем WК=80 %.
30
3040  100  97 
 456 м³/сут.
100  80
Доза флокулянта определяется в лабораторных условиях опытным путем
и прямо зависит от удельного сопротивления осадка. Так, для условий
Безлюдовских очистных сооружений г. Харькова доза флокулянта принята 5 кг
на 1 т сухого вещества осадка. Это значение примем и в данном расчете. В этом
случае необходимое количество флокулянта из расчета 5 кг на 1 т сухого
вещества осадка составит:
(2.47)
Qсут  Д  Qсух.в  5  91,2  456 кг/сут.
фл
фл
При работе цеха t =20 часов расход флокулянта в час равен
Q сут
Q час  фл 20  456 20  22,8 кг/ч.
фл
Необходимое количество флокулянта в год составит:
Qгод  Qсут  365  456  365  166440 кг/год = 166,44 т/год.
фл
фл
Количество "материнского" раствора 1% концентрации составит:
Q сут  100
фл
456  100
Q


 45,6 м3/сут= 45,6:20 = 2,28 м3/час.
1%
1000  1
1000  1
Количество рабочего раствора 0,15% концентрации составит:
45,6  1
Q

 304 м3/сут = 304:20 = 15,2 м3/ч.
0,15%
0,15
Количество рабочего 0,15% раствора флокулянта на 1 м3 осадка
составит:
Q
304
0,15%
q

 1000 
 1000  100 л/м3.сут.
0,15%
Q oc
3040
Количество рабочего раствора на каждую центрифугу составит:
- для центрифуги типа ОГШ-631У-02 - 20·100 = 2000 л/ч;
- для центрифуги типа ОГШ-459У-02 - 12.100 = 1200 л/ч;
- для центрифуги типа ОГШ-45/601 Л-02 - 30·100 = 3000 л/ч.
Для центрифуг типа ОГШ-631У-02 и ОГШ-459У-02 в качестве
дозирующих устройств используем дозирующие эксцентрико-шнековые насосы
"Зипекс" 1 – 12 BN производительностью 260 – 1650 л/ч; для центрифуги ОГШ
45/601Л-02 – "Зипекс" 2 – 12 BN производительностью 600 – 3200 л/ч.
Результаты проведенных расчетов приведены в табл. 2.1 и 2.2.
Qкека 
31
Таблица 2.1 – Параметры принятых центрифуг
Производительность
Количество
центрифуг
(рабоч. + резервн.)
ОГШ-631У
ОГШ459У-02
ОГШ45601Л
По сухому
веществу
осадка,
т/сут.
По осадку
W=97%,
м³/сут.
Кол-во
кека
W=80%,
м³/сут.
1+1
1+1
Кол-во
кека с
центрифуги,
м³/ч
3
3040
91,2
456
1,8
4,5
(4,5.4=18)
4+2
Таблица 2.2 – Расход флокулянта
Расход флокулянта
По сухому
"МатеринРабочий
продукту при
ский"
раствор
Д=5 кг/т,
раствор 1,0%,
0,15%, м³/сут.
кг/сут.
м³/сут.
456
45,6
304
Кол-во 0,15%
раствора на
1 м³ осадка,
л/м³
100
3. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ ПРИРОДНЫХ ВОД
Технологическими
схемами
работы
очистных
сооружений
водопроводных станций предусмотрен расход воды на собственные нужды в
количестве от 10 до 14% суточной производительности станции. Это
количество в виде промывных вод фильтров или контактных осветлителей (до
90% воды, используемой на собственные нужды станций), а также осадки,
образующиеся после очистки воды, сбрасываются в водоемы, что наносит
ощутимый вред окружающей среде. Кроме того, выбрасываемые с осадком
ценные компоненты могли бы использоваться в народном хозяйстве, так как
они содержат большое количество органики и элементов минерального
происхождения.
С целью снижения расхода воды на собственные нужды и вредного
воздействия на окружающую среду применяется бессточная схема
водопроводных очистных сооружений, по которой объем стоков или «хвостов»,
сбрасываемых из основной технологической схемы, сведен до нуля, либо до
таких величин, учет которых не производится ввиду их незначительности.
По этой схеме промывные воды фильтров через песколовки, резервуарынакопители возвращаются в голову очистных сооружений, а осадок
уплотняется, обрабатывается флокулянтом и обезвоживается на фильтрпрессах. Образовавшийся в результате обезвоживания осадков фильтрат
32
направляется в резервуар-накопитель и совместно с промывными водами
фильтров подается также в голову очистных сооружений. Обезвоженный
осадок (кек) предполагается использовать в качестве компонента сырьевой
смеси для производства красного кирпича взамен глины или в качестве
удобрений в лесных питомниках и лесопосадках с целью повышения
плодородия почвы. Таким образом, сброса в водоемы не производится, что
способствует охране окружающей среды.
Так как для различных водоисточников свойства осадков изменяются в
очень широких пределах и зависят от минерального состава и основных
физико-химических свойств воды, поступающей на очистку, для каждых
очистных сооружений вопрос обработки и использования осадков решается
отдельно.
3.1. Определение количества осадков, образующихся
на очистной станции водоснабжения
На очистных станциях водоподготовки основным видом осадка, при
обработке которого возникают трудности, является гидроксидный осадок,
который образуется при реагентной очистке воды. Количество других осадков
(промывные воды фильтров и контактных осветлителей, растворных баков
реагентов) относительно мало.
Большое количество осадка образуется также при обезжелезивании воды,
которое чаще всего
реализуется окислением двухвалентного железа в
трехвалентное, выделяющееся при нормальных условиях в виде осадка. При
этом вначале окисляют Fe2+ при помощи окислителя, а потом воду фильтруют
для задержания осадка Fe(OH)3.
Рассчитаем количество осадков, образующихся на очистной станции,
производящей очистку природной воды по следующей схеме:
1
3
От НС
1 подъема
4
СаО
Аl2(SO4)3
Хлор
2
Вода после
Осадок промывки
фильтров
К НС 2
подъема
Хлор
5
Вода для промывки фильтров
Рис. 3.1 – Схема очистки природной воды:
1 – вертикальный смеситель; 2 – камера хлопьеобразования;
3 – горизонтальный отстойник; 4 – скорый фильтр; 5 - РЧВ
33
Исходные данные для расчета:
 общий расход очищаемой воды (с учетом собственных нужд станции и
противопожарного запаса) Qполн =85000 м3/сут.;
 содержание взвешенных веществ в исходной воде Cиcх =242 мг/дм3;
 цветность воды Ц=45 град. пкш;
 доза безводного коагулянта сульфата алюминия Д к =38 мг/дм3;
 доза извести по СаО Д изв =12 мг/дм3;
 данные по фильтровальной станции:
- количество фильтров – 10;
- площадь одного фильтра – 54 м2;
- количество промывок каждого фильтра в сутки – 2;
- интенсивность промывки – 16 л/с.м2;
- продолжительность промывки – 0,1 ч;
- скорость фильтрования – 7 м/ч.
Объем осадка, образующегося в отстойниках, может быть определен по
формуле
(C  C
)Q
вых
полн , м3/сут.,
Vотст  вх
(3.1)
С
ос
где С oс – концентрация осадка в отстойниках станций водоподготовки, г/м3
(Приложение Ж);
Cвых – концентрация взвешенных веществ на выходе из отстойника (8-12
г/м3);
Свх – концентрация взвешенных веществ на входе в отстойник, г/м3,
определяется по [2, ф-ла 11]:
C вх  С исх  K  Д к  0,25  Ц  Bи , г/м3,
(3.2)
где К – коэффициент, принимаемый для очищенного сульфата алюминия
– 0,5, для хлорида железа (ІІІ) – 0,7;
В и – содержание нерастворенных веществ, вводимых вместе с
известью, г/м3, определяется по [2, ф-ла 12]
Д
В и  изв  Д изв , г/м3,
(3.3)
К
изв
где К изв - долевое содержание СаО в извести (0,4).
Тогда
12
Ви 
 12  18 г/м3;
0,4
Cвх  242  0,5  38  0,25  45  18  290,25 г/м3;
(290,25  8)  85000
Vотст 
 749,73 м3/сут.
32000
Суточный объем промывной воды фильтров определим из выражения
34
Q пр  i  t  F  n , м3,
(3.4)
где i
t
n
F
– интенсивность промывки, л/с.м2;
– продолжительность промывки, ч.;
– количество промывок в сутки;
– площадь фильтров, м2.
16  (0,1  3600 )  (10  54)  2
Q пр 
 6220,8 м3.
1000
Средняя концентрация загрязнений в промывной воде фильтров равна
ф 
 ф
С
 С
Q
вх
вых  полн

, г/м3,
(3.5)
С пр 
Q
пр
где C ф
вх – концентрация взвешенных веществ в воде на входе в фильтр после
отстойника, г/м3;
3
Сф
вых – концентрация взвешенных веществ в фильтрованной воде (1,5 г/м ).
8  1,5  85000  88,8 г/м3.
С пр 
6220,8
С учетом дополнительных 1,5 г/м3 взвешенных веществ, содержащихся в
воде, подаваемой на промывку (чистой из РЧВ), С пр =89,8 г/м3.
Для определения объема осадка, выделяющегося при отстаивании
промывной воды фильтров в резервуаре-усреднителе, можно использовать
формулу (3.1)
(89,8  18)  6220,8
Vрез 
 37,22 м3/сут.,
12000
где 18 – содержание взвешенных веществ в отстоянной промывной воде после
резервуара-усреднителя, г/м3; определено исходя из средней эффективности
работы резервуара-усреднителя 74,9-86,3% [13];
12000 – концентрация осадка в резервуаре-усреднителе, г/м3 (Приложение Ж);
3.2. Определение объемов сооружений для работы станции
водоподготовки по бессточной схеме
Основными сооружениями для приема и обработки промывных вод и
осадков являются (рис. 3.2):
◘ резервуар-усреднитель промывной воды, из которого вода равномерно в
течение суток перекачивается в головной узел водоочистных сооружений
(перед смесителем);
◘ сгуститель осадка;
◘ емкости для растворов реагентов;
◘ насосы перекачки.
35
Для извлечения песка из промывной воды перед резервуаромусреднителем может быть установлена горизонтальная песколовка. В таком
случае отстаивание воды в резервуаре-усреднителе не предусматривается.
Песок из осадочной части песколовки периодически удаляется по мере его
накопления и передается в уплотнитель или на песковые площадки.
Расчет резервуара-усреднителя промывной воды при работе станции по
бессточной схеме несколько отличается от традиционного, так как должен
учитывать количество надосадочной жидкости (декантата) и фильтрата от
мехобезвоживания осадка. Объем резервуара-усреднителя должен обеспечивать
прием количества воды от одновременной промывки нескольких фильтров, а
также надосадочной жидкости из илоуплотнителей и фильтрата от
мехобезвоживания.Таким образом, емкость резервуара-усреднителя равна:
Vp  Vпр  Vн  V , м3,
(3.6)
ф
где Vпр - остаточный объем промывной воды фильтров (не откачанный) в
резервуаре-усреднителе, м3;
Vн - объем образующейся надсосадочной жидкости (декантата), м3;
V - объем фильтрата после мехобезвоживания, м3.
ф
Исходный осадок
1
Промывная
вода фильтров
Усредненная вода на повторную очистку
2
Декантат
Осадок
промывной
воды
3
Фильтрат
4
Уплотненный
осадок
5
Кек на
утилизацию
Рис. 3.2 – Принципиальная схема обработки осадков станции
водоподготовки:
1 – отстойник; 2 – фильтр; 3 – резервуар-усреднитель;
4 –осадкоуплотнитель; 5 – цех мехобезвоживания
36
Определение остаточного объема промывной воды фильтров (не
откачанного) в резервуаре-усреднителе приведено в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Часы
суток
Подача
промывной
воды, м3
Поступление в
резервуар,
м3
181,4
181,4
181,4
181,4
181,4
181,4
181,4
181,4
181,4
181,4
1814
Откачка
насосами,
м3
0-1
311
129,6
1-2
311
129,6
2-3
311
129,6
3-4
311
129,6
4-5
311
129,6
5-6
129,6
6-7
129,6
7-8
129,6
8-9
129,6
9 - 10
129,6
10 - 11
129,5
11 - 12
129,5
12 - 13
311
129,6
13 - 14
311
129,6
14 - 15
311
129,6
15 - 16
311
129,6
16 - 17
311
129,6
17 - 18
129,6
18 - 19
129,6
19 - 20
129,6
20 - 21
129,6
21 - 22
129,6
22 - 23
129,5
23 - 24
129,5
3110
3110
ИТОГО
Таким образом, Vпр =907 м3.
Расход из
резервуара,
м3
Остаток в
резервуаре,
м3
129,6
129,6
129,6
129,6
129,6
129,5
129,5
129,6
129,6
129,6
129,6
129,6
129,5
129,5
1814
181,4
362,8
541,2
725,6
907,0
777,4
647,8
518,2
388,6
259,0
129,5
0
181,4
362,8
541,2
725,6
907,0
777,4
647,8
518,2
388,6
259,0
129,5
0
Объем образующейся надосадочной жидкости (декантата) равен:
Vн  Vисх  Vупл , м3,
(3.7)
где Vисх - объем исходного осадка, м3;
Vупл - объем уплотненного осадка с учетом добавок для уплотнения, м3.
Объем фильтрата после мехобезвоживания может быть определен по
формуле
'
V  Vупл
 V , м3,
(3.8)
об
ф
37
где V ' - объем уплотненного осадка с учетом добавок для обезвоживания, м3;
упл
V - объем осадка после мехобезвоживания, м3.
об
Объем исходного осадка, подаваемого в осадкоуплотнитель в сутки,
равен
Vисх  Vотст  Vрез  749,73  37,22  786,95 м3.
Объем уплотненного осадка равен
V
 100  W
исх , м3,
(3.9)
Vупл  исх


100  W
упл 

где Wисх - влажность исходного осадка, %; (составляет в среднем 99,5-98% в
зависимости от качественных показателей обрабатываемой воды и принятой
схемы очистки);
Wупл - влажность уплотненного осадка, %; (достигает в среднем 98-90% в
зависимости от свойств осадка и принятой схемы уплотнения).
Для улучшения процесса уплотнения в осадок могут вводиться различные
добавки (известь, глина) в количестве до 20% от веса сухого вещества осадка. В
условиях данного расчета принимаем уплотнение без внесения добавок. Тогда
786,95  100  99
Vупл 
 131,16 м3.
100  94


Объем образующейся надосадочной жидкости (декантата) равен
Vн  786,95  131,16  655,79 м3.
Далее при обезвоживании осадок может быть обработан реагентами,
которые могут увеличить количество сухого вещества осадка (например,
известью). В условиях данного расчета принимаем добавку ПАА, который не
оказывает такого действия. Тогда V ' = Vупл  131,16 м3.
упл
Объем осадка после мехобезвоживания может быть определен по
формуле, аналогичной (3.9),
V 
об

V
 100  W
упл 
упл 
100  W 
об 

где
, м3,
W - влажность обезвоженного осадка, %; (достигаемая влажность
об
зависит от свойств осадка и принятого оборудования; может быть принята в
среднем 70-85% для вакуум-фильтров или 55-75% для фильтр-прессов).
131,16  100  94
V 
 26,23 м3.
об
100  70
Объем фильтрата после мехобезвоживания равен
38
V  131,16  26,23  104,93 м3.
ф
Таким образом, емкость резервуара усреднителя должна быть не менее
Vp  907,00  655,79  104,93  1667 ,72 м3.
Расчет осадкоуплотнителей, емкостей для реагентов, подбор насосов и
оборудования для мехобезвоживания выполняется согласно традиционным
методикам.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. – M.:
ЦИТП, 1986.
2. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. M.:
ЦИТП, 1985.
3. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. – 2-е изд. – M.:
Стройиздат,1988.
4. Ковальчук В.А. Очистка стічних вод: Навч. посібник. – Рівне: ВАТ
„Рівненська друкарня”, 2003.
5. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчёта
канализационных сооружений. – M.: Стройиздат, 1987.
6. Колобанов С.К., Ершов А.В., Кигель М.Е. Проектирование очистных
сооружений канализации. – К.: Будівельник,1977.
7. Канализация населённых мест и промышленных предприятий.
Справочник проектировщика. – M.: Стройиздат, 1981.
8. Гюнтер Л.И., Гольдфарб Л.Л. Метантенки. - M.: Стройиздат, 1991.
9. Евилевич А.З. Осадки сточных вод. – Л.-М.: Стройиздат, 1965.
10. Любарский В.М. Осадки природных вод и методы их обработки. – М.:
Стройиздат, 1980.
11. Справочное пособие к СНиП 2.04.03-85. – М: Стройиздат, 1990.
12. Рекомендации для проектирования бессточных систем водопроводных
очистных сооружений по характерным группам водоисточников Украинской
ССР – РД 204 УССР 216-85. – Харьков, 1985.
13. Воронов Ю.В., Сковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. –
М.: МГСУ, Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006.
39
Влажность
Продолжительность
уплотненного
уплотнения, ч.
активного ила, %
Уплотнитель
вертикальвертикальрадиальный
радиальный
ный
ный
Характеристика
избыточного
активного ила
Скорость
движения
жидкости в
отстойной зоне
вертикального
уплотнителя,
мм/с
Приложение А
А1. Параметры для расчета илоуплотнителей 1, табл. 58
Иловая смесь из
аэротенков с
концентрацией 1,53,0 г/л
-
97,3
-
5-8
-
Активный ил из
вторичных
отстойников с
концентрацией 4 г/л
98
97,3
10-12
9-11
Не более 0,1
Активный ил из зоны
отстаивания
аэротенковотстойников с
концентрацией 4,56,5 г/л
98
97,0
16
12-15
То же
А2. Основные параметры вертикальных первичных отстойников
3,3
3,8
3,8
конической
чести
2,45
3,3
5,1
цилиндрической части
3,6
4,2
4,2
Объем, м3
полезная
конической
чести
0,7
1,0
1,4
Площадь, м2
центральной
трубы
цилиндрической части
4,5
6
9
Расчет
ная
глубина
проточ
ной
части,
м
общая
центральной
трубы
Высота, м
отстойника
Диаметр, м
12,55
28,30
63,30
0,38
0,78
1,55
12,11
27,50
62,05
51,50
119,0
263,0
8,35
32,00
71,30
А3. Основные параметры радиальных вторичных отстойников
Диаметр,
м
18
24
30
40
Глубина, м
Нг
Нз.о.
3,7
3,7
3,7
4,35
3,1
3,1
3,1
3,65
Диаметр
трубопровода, мм
подводя- отводящего
щего
800
500
1200
700
1400
900
2000
1200
40
Объем зоны, м3
иловой
160
280
440
915
отстойника
788
1400
2190
4580
Приложение Б
Б1. Суточная доза загрузки осадка в метантенк 1, табл. 59
Суточная доза загружаемого в метантенк осадка
Режим
D mt , %, при влажности осадка, %, не более
сбраживания
93
94
95
96
97
Мезофильный
7
8
8
9
10
Термофильный
14
16
17
18
19
Б2. Данные для определения коэффициента K r 1, табл. 61
Значения коэффициента K r при влажности
Режим
загружаемого осадка, %
сбраживания
93
94
95
96
97
Мезофильный
1,05
0,89
0,72
0,56
0,40
Диаметр, м
Термофильный
12,5
15,0
17,5
20
18
22,6
0,455
0,385
0,31
0,24
0,17
Б3. Конструктивные размеры Ж/Б метантенков
ПолезСтроительный
Высота, м
ный
объем, м3
объем
цилиндри
здания
киоска
одного
верхнего
нижнего
ческой
обслугазовой
резервуаконуса
конуса
части
живания
сети
ра, м3
1000
1,9
6,5
2,15
652
100
1600
2,35
7,5
2,6
2035
112
2500
2,5
8,5
3,05
2094
136
4000
2,9
10,6
3,5
2520
174
6000
3,15
18,0
3,5
2700
170
8000
4,45
16,3
3,7
2000
170
Объем
газгольдера, м3
100
300
600
1000
3000
6000
Б4. Основные данные газгольдеров
Внутренний диаметр, мм
Высота, мм
газгольрезервуара
колокола
резервуара колокола
дера
7400
6600
7450
3450
3400
9300
8500
12500
5920
6880
11480
10680
15400
7390
7610
14500
13700
15400
7390
7610
21050
20250
20100
9800
9900
26900
26100
24200
11750
12050
41
Приложение В
Размеры типовых аэротенков-смесителей
Ширина
Рабочая
Число
коридора, м
глубина, м
коридоров
2
1,2
2
4
4,5
2
6
9
5,0
5,2
3
4
42
Рабочий
объем
секции, м3
Длина
секции, м
170
24
260
36
864
24
1296
36
3780
42
5400
60
7560
83
21680
120
28080
150
Аэробно-стабилизированная смесь активного ила и
осадка из первичных
отстойников или
стабилизированный
активный ил
площадкиуплотнители
Сброженный осадок из
первичных отстойников и
осадок из двухъярусных
отстойников
каскадные
То же, в термофильных
условиях
на искусственном
асфальтобетонном
основании с
дренажем
Сброженная в мезофильных
условиях смесь из
первичных отстойников и
активного ила
на естественном
основании с
дренажем
Характеристика осадка
на естественном
основании
Приложение Д
Параметры для определения нагрузки на иловые площадки ([1], табл. 64)
Иловые площадки
1,2
1,5
2,0
1,5
1,5
0,8
1,0
1,5
1,0
1,0
2,0
2,3
2,5
2,0
2,3
1,2
1,5
2,0
1,5
1,5
Приложение Ж
Концентрация осадка в отстойниках станций водоподготовки
Концентрация твердой фазы в осадке (при
Содержание взвешенных
обработке воды коагулянтом), мг/л,
веществ в исходной воде, мг/л
при интервале между сбросами осадка, ч.
6
12
24
9000
12000
15000
до 50
12000
16000
20000
50 - 100
20000
32000
40000
100 - 400
35000
50000
60000
400 - 1000
80000
100000
120000
1000 - 1500
при безреагентном осветлении
200000
250000
300000
воды
43
Учебное издание
Методические указания
к практическим занятиям по курсу
"Обработка и утилизация осадков"
и выполнению дипломного проекта
(для студентов 5-6 курсов дневной и заочной форм обучения,
специальности 7.092601 – «Водоснабжение и водоотведение»)
Составители: Козловская Светлана Борисовна,
Сорокина Екатерина Борисовна
Редактор: Н.З.Алябьев
Корректор: З.И.Зайцева
План 2006, поз. 373
Подп. к печати
Формат 60х84 /1/16
Бумага офисная
Печать на ризографе
Усл.-печ. л. 2,6
Уч.-изд. л. 3,1
Тираж 80 экз.
Зак. № _____
Цена договорная
61002, Харьков, ХНАГХ, ул. Революции, 12
Сектор оперативной полиграфии при ИВЦ ХНАГХ
61002, Харьков, ул. Революции, 12
44