Технология утилизации осадка

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ МІСЬКОГО

ГОСПОДАРСТВА ІМЕНІ О.М.БЕКЕТОВА

Кафедра водопостачання, водовідведення та очищення вод

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни «Технологія переробки та утилізації осадів»

на тему: «Розрахунок споруд технологічної схеми обробки осадів

стічних вод»

Студента

5 курсу гр. С РВВР 2015-1

Ізбаш Ю.М.

Харків - 2016



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. осадок обезвоживание центрифуга

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. 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.



1. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ОСАДКОВ, ЗАДЕРЖИВАЕМЫХ РЕШЕТКАМИ

Решетки применяют для задержания из сточных вод крупных загрязнений и являются сооружениями, подготовляющими сточные воды к дальнейшей, более полной очистке.

В состав отбросов входят крупные взвешенные и плавающие вещества, преимущественно органического происхождения. По данным эксплуатации очистных станций средний состав этих отбросов в % включает бумагу - 65, тряпье - 25, древесину, пластик - 4, другие отбросы - 6.

Концентрация загрязнений в хозяйственно-бытовых сточных водах определяется следующим образом где - количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут.; согласно табл. 25 [1] составляет по взвешенным веществам 65 г/сут., по БПК_полн - 75 г/сут.;

- норма водопотребления в населенном пункте, л/сут.^.чел.

Тогда концентрация взвешенных веществ в бытовых сточных водах составит: мг/дм³; БПК_полн бытовых сточных вод: мг/дм³.

На рассматриваемые очистные сооружения поступает смесь бытовых и производственных сточных вод. Общий расход очищаемых сточных вод равен: м³/сут. = 2916,67 м³/ч = = 810,19 л/с.

Концентрация загрязнений смеси сточных вод составит: , мг/дм³, (1.2) т.е. по взвешенным веществам:

а по БПК_полн: Приведенное число жителей:

, (1.3)

Количество загрязнений, задерживаемых решетками:



где q_отбр - удельное количество отбросов, зависящее от ширины прозоров решетки, принимается по табл. 23 [1] (Приложение 1), при ширине прозора = 15 мм, равно 10 л/год*чел;

N_пр - приведенное число жителей, чел.

Масса задерживаемых отбросов равна:

Плотность и влажность отходов следует определять по паспортным данным изготовителей применяемого оборудования. При отсутствии данных допускается принимать (п. 10.2.1.6 [1]):

· плотность отходов до обезвоживания - 870 кг/м3,

· после обезвоживания - 690 кг/м3.

, (1.5)

, (1.6)

где с_отбр - плотность отходов, кг/м3;

где K - коэффициент неравномерности поступления отбросов, равный 2.

Масса задерживаемых отбросов до обезвоживания:

Масса задерживаемых отбросов после обезвоживания:

Для уплотнения, прессования и передачи отбросов в накопительную емкость предусматриваем прессы винтовые отжимные ПВОЭ 2000 производства НПФ «Экотон» (1 рабочий и 1 резервный).

2. Расчет количества тяжелых минеральных осадков

Песколовки предназначаются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей и проектируются перед отстойниками.

В состав тяжелых осадков обычно входит главным образом песок, а также обломки отдельных минералов, кирпич, уголь, битое стекло и т. п.

Применение песколовок обусловлено тем, что при совместном выделении в отстойниках минеральных и органических примесей возникают значительные затруднения при удалении осадка из отстойников и дальнейшей его стабилизации.

Суточный объем осадка, накапливаемого в песколовках, равен:

, (2.1)

где q_ос - удельное количество песка, накапливаемого в песколовках, л/(сут*чел), принимается по табл. 28 [1] (Приложение 2) в зависимости от типа песколовок (для горизонтальных = 0,02).

Годовой объем песка, задерживаемого в песколовках:

, (2.2)

Объемный вес осадка, задерживаемого песколовками, составляет с_п=1500 кг/м3.

Масса задерживаемого осадка может быть определена по формуле:



, (2.3)

Рабочая площадь песковых площадок зависит от нагрузки на них и равна:

, (2.4)

где h_год - годовая нагрузка на площадки, равная не более 3 м³/м²*год.

Общая площадь песковых площадок:

Количество площадок - не менее двух. Принимаем 2 площадки 20х20 м.

Более рациональный метод обработки осадка из песколовок - отмывка, обезвоживание и подсушка песка с последующим использованием его в строительстве. Для этого можно использовать специальные песковые бункеры, приспособленные для последующей погрузки песка в автотранспорт. Такие бункеры рассчитывают на 1,5-5 суточное хранение песка. Для повышения эффективности отмывки песка применяют напорные гидроциклоны диаметром 300 мм. Дренажная вода из бункеров и площадок возвращается в канал перед песколовками.

Необходимый объем бункеров:

, (2.5)

где Т - продолжительность хранения песка в бункере, равная 1,5-5 сут.

Объем одного бункера:



где D - диаметр бункера, равный 1,5-2 м (принимаем 2 м).

Количество бункеров:

, (2.7)

Количество бункеров должно быть не менее двух. Принимаем 2 бункера с диаметром 2 м.

3. Определение общего количества образующихся органических осадков

Концентрация загрязнений смеси сточных вод составит: по взвешенным веществам: По заданию эффект осветления в первичных отстойниках Э_взв составляет 50%, снижение БПК_полн смеси сточных вод - 15%. Тогда после первичного отстаивания концентрация загрязнений смеси сточных вод составит по взвешенным веществам:

, (3.1)

по БПК_полн:

, (3.2)

Расход осадков в первичных отстойниках (по сухому веществу):



(3.3)

где К - коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвеси, не улавливаемых при отборе проб; К=1,1-1,2.

Расход избыточного активного ила: (по сухому веществу):

(3.4)

где б - коэффициент прироста активного ила; б=0,3-0,5;

La - БПКполн сточных вод после осветления.

где - гигроскопическая влажность сырого осадка и избыточного активного ила; принимается равной 5-6%;

- зольность сухого вещества осадка и ила; =27%, =25%.

4. Расчет сооружений по обработке органических осадков

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.

При проектировании радиальных и вертикальных илоуплотнителей надлежит принимать:

Ш выпуск уплотненного осадка под гидростатическим напором не менее 1 м;

Ш илососы и илоскребы для удаления осадка;

Ш подачу иловой воды из уплотнителей в аэротенки;

Ш количество илоуплотнителей не менее двух, причем оба рабочие.

Расчет радиальных илоуплотнителей

Илоуплотнители рассчитываются на максимальный часовой приток избыточного активного ила, который может быть определен по формуле: где - максимальный прирост ила с учетом сезонной неравномерности, г/м³; где - коэффициент сезонной неравномерности прироста ила, равный 1,3;

- прирост ила, определяемый в зависимости от степени очистки сточных вод по 1, ф-ла 60: где - концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк из первичного отстойника, мг/л;

- коэффициент прироста; для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод =0,3; при очистке сточных вод в окситенках величина снижается до 0,25;

- БПКполн сточных вод, поступающих в аэротенки, мг/л;

С - концентрация избыточного активного ила; при его влажности (поступающего ила в илоуплотнители) =99,6% С=4000 г/м³.

В качестве илоуплотнителей принимаем вторичные радиальные отстойники диаметром 18 м с объемом зоны отстаивания одного отстойника = 788 м³ и объемом иловой зоны = 160 м³ (Приложение А3).

Нагрузка находится в пределах допустимой для радиальных илоуплотнителей ( =0,2-0,5 м³/(м^2.ч)).

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).

Стабилизация осадков (Анаэробная стабилизация)

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.

Для сбраживания осадков в метантенках принимается мезофильный (t=33^оС) или термофильный (t=53^оС) 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.

Расчет метантенков

Рассчитываем метантенки для сбраживания смеси сырого осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила.

Принимаем мезофильный режим сбраживания при температуре 33^оС. Суточная доза загрузки осадка в метантенки при влажности осадка 97% принимается равной D_mt=11%.

Максимально возможное сбраживание беззольного вещества загружаемого осадка для смеси осадка с активным илом :

При отсутствии данных о химическом составе осадка величину допускается принимать:

- для осадков из первичных отстойников - =53%;

- для избыточного активного ила - =44%;

- для смеси осадка с активным илом - по среднеарифметическому соотношению смешиваемых компонентов по беззольному веществу:

Объем метантенков при сбраживании смеси сырого осадка и уплотненного в радиальных отстойниках активного ила:

Для обработки осадка принимаем три Ж/Б метантенка; полезный объем одного резервуара 1600 м³.

Суммарный объем метантанков при этом окажется несколько больше требуемого, в связи с чем фактическая доза загрузки понизится до значения:

Расчет газгольдеров

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.).

Весовое количество газа, получаемого при сбраживании, надлежит принимать 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества загружаемого осадка. Объемный вес газа с_г=1 кг/м3, теплотворная способность 5000 ккал/м3.

Применяем три типовых газгольдера объемом по 300 м3 каждый, что обеспечит сбор газа за 2,6 часа.

5. Обезвоживание осадков

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 вакуум- фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах или других аппаратах. 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%. Реагенты для кондиционирования осадков вводятся непосредственно перед подачей осадка на механическое обезвоживание (перед фильтр-прессами, центрифугами).

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 достаточно 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.

Производительность центрифуг зависит от конкретных условий работы (качество осадков, состав сточных вод, методы предварительной обработки осадка). Эффективность задержания сухого вещества и влажность осадка принимают по паспортным данным предприятий-изготовителей.

Расчет и выбор оборудования для обезвоживания осадков при помощи центрифугирования или при использовании фильтр-прессов выполняется в следующей последовательности. Время работы цеха принимается 16-20 ч., остальное время предназначено для технического обслуживания оборудования. В зависимости от производительности цеха и предполагаемого оборудования выбирается количество рабочих единиц оборудования. Выбор того или иного варианта осуществляется с учетом конкретных условий работы станции после определения и сравнения для различных вариантов технических и экономических параметров работы.

Расчет центрифуг

При проектировании цеха механического обезвоживания осадков с использованием центрифугирования принимаем для расчета следующий вариант:

- время работы цеха в сутки - 20 часов;

- к установке принимаем центрифуги производства «CBB DECANTER» тип CD40SI производительностью 18 м³/час (1 рабочая) и CD40 производительностью 20 м³/час (1 рабочая + 1 резервная);

- кондиционирование - химическое, с использованием флокулянта на основе ПАА в количестве 5 кг на 1 т сухого вещества обрабатываемого осадка.

Расчетное количество перерабатываемого центрифугами осадка:

(5.1)

где N1, N2 - количество рабочих аппаратов с производительностью соответственно Q1, Q2 .

Количество сухого вещества осадка можно определить по формуле:



(5.2)

Количество кека, полученного в результате центрифугирования, м3/сут, определяют по формуле:

(5.3)

где Pк - влажность выгружаемого из центрифуг кека, %; принимают по паспортным характеристикам аппаратов или по результатам экспериментальных данных.

Доза флокулянта Д_фл определяется в лабораторных условиях опытным путем и прямо зависит от удельного сопротивления осадка. Необходимое количество флокулянта составит:

(5.4)

При работе цеха в течение t часов в сутки расход флокулянта в час равен:

(5.5)

Необходимое количество флокулянта в год составит:

(5.6)

Количество «материнского» раствора 1% концентрации составит:



(5.7)

Количество рабочего раствора 0,15% концентрации составит:

(5.8)

Количество рабочего 0,15% раствора флокулянта на 1 м3 осадка составит:

(5.9)

Количество рабочего раствора на каждую центрифугу составит:

- для центрифуги типа CD40SI - 18*100 = 1800 л/ч;

- для центрифуги типа CD40 - 20*100 = 2000 л/ч.

Расчет аварийных иловых площадок

При проектировании механического обезвоживания осадка необходимо предусмотреть аварийные иловые площадки на 20% годового количества осадка и площадки для хранения механически обезвоженного осадка в объеме 3-4-месячного производства.

Количество поступающего осадка - М = 413,8 м³/сут.

Расчет выполняем на общее количество осадка:

для аварийных иловых площадок:

(5.10)

для механически обезвоженного осадка:

(5.11)

общее количество осадка:



(5.12)

Полезная площадь иловых площадок равна 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 мезофильных условиях и среднегодовом количестве атмосферных осадков до 500 мм; h=1,2 м³/м²;

К - климатический коэффициент, принимаемый по [1], рис. 3; для Харьковской области К=1,0.

Принимаем карты размерами 50х100 м, тогда площадь каждой карты 5000 м², а их количество равно:

Дополнительная площадь иловых площадок, занимаемая валиками, дорогами, канавами принимается равной м², (5.2) где - коэффициент, учитывающий 30% площади на устройство дорог и валиков.

Тогда общая площадь иловых площадок м³ (5.3)

Уборка подсушенного осадка производится экскаватором с дальнейшей погрузкой осадка на самосвалы.



ВЫВОДЫ

В данном проекте были рассмотрены и приняты решения по обработки и утилизации отходов сточных вод (бытовых и производственных). В зависимости от типа сооружений, применяемых для очистки сточных вод, осадки подразделяются на следующие виды:

Ш грубодисперсные примеси (отбросы), задерживаемые решётками;

Ш тяжёлые примеси (песок), задерживаемые песколовками;

Ш плавающие примеси (жировые вещества), всплывающие в отстойниках;

Ш сырые осадки - оседающие взвешенные вещества, задерживаемые первичными отстойниками;

Ш активный ил, задерживаемый во вторичных отстойниках, - комплекс микроорганизмов коллоидного типа с частично окисленными загрязнениями, извлечёнными из сточных вод в процессе биологической очистки;

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. Эта задача была решена.



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.

14. 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.

Размещено на Allbest.ru

...