5. Сооружения для обработки осадков сточных вод

Осадки сточных вод представляют собой примеси в твердой фазе, выделенные из воды в результате очистки стоков.

Технологический цикл обработки осадков сточных вод включает все виды обработки, ликвидации и утилизации.

Уплотнение осадков сточных вод – первичная стадия их обработки. Виды методов уплотнения:

• гравитационный – осуществляется в отстойниках – уплотнителях;

• центробежный – в центрифугах;

• вибрационный – путем фильтрования осадка через фильтрующие перегородки или с помощью погруженных в осадок вибраторов;

• флотационный – в установках напорной флотации.

Стабилизацию осадков используют для разрушения биологически разлагаемой части органического вещества, что предотвращает загнивание осадков при длительном хранении на открытом воздухе.

Для стабилизации осадков промышленных сточных вод применяют анаэробную стабилизацию. Для анаэробного сбраживания осадка и ила используют септики, двухъярусные отстойники, осветлители – перегниватели и метантенки.

Кондиционирование осадков проводят для разрушения коллоидной структуры осадка органического происхождения и увеличения их водоотдачи при обезвоживании. Применяют в основном реагентный метод кондиционирования с помощью хлорного железа и извести.

Осадки промышленных сточных вод обезвоживают:

• вакуум – фильтрованием;

• центрафугированнием;

• на пресс – фильтрах;

• виброфильтрованием;

• термической сушкой;

• сушкой на иловых площадках.

Обезвоженные осадки сточных вод используют для переработки в полезное сырье (удобрение, картон, целлюлозы, наполнителей строительных материалов и пр.)

Если осадки не пригодны для утилизации их ликвидируют следующими способами:

• сжигают в печах;

• жидкофазным окислением;

• сброс в накопители;

• закачка в земляные пустоты;

• вывоз на свалки.

Практическая работа № 24 Расчет метантенка

Цель работы - изучить принципы расчета параметров очистных сооружений и закрепить теоретические знания.

Общие сведения

Метантенки применяются для анаэробного сбраживания осадков бытовых и производственных сточных вод. Метантенк представляет собой герметичный цилиндрический железобетонный резервуар с коническим днищем. В метантенки подается смесь сырого осадка из первичных отстойников и избыточного уплотненного активного ила из вторичных отстойников. Допустима подача в метантенки и других сбраживаемых органических веществ после их дробления (отбросы в решетки, домовой мусор, промышленных отходов органического происхождения).

На очистных станциях применяют мезофильный и термофильный режимы сбраживания.

Суточное количество сухого вещества в осадке и активного ила, образующихся на станции (т), определены по следующим формулам:

(т/сут),

(т/сут),

где Э - эффективность задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках; Э = 70%; k - коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализа; k = 1,2; b - вынос активного ила из вторичных отстойников, мг/л; P_i - прирост активного ила, мг/л

Прирост активного ила определяется по формуле:

,

где С_аэр – концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л; К_g – коэффициент прироста, К_g =0,3; L_en – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л.

Количество беззольного вещества осадка и активного ила:

т/сут

т/сут

где B_г и B_г^/ - гигроскопическая влажность осадка и уплотненного избыточного ила; B_г = B_г^/ = 5 %; З_ил и З_ос - зольность сухого вещества осадка и избыточного активного ила; З_ил = 25 %, З_ос = 30 %.

Расход сырого осадка и избыточного активного ила, м³/сут:

м³/сут,

где W_ос - влажность сырого осадка из первичных отстойников, %; _ос - плотность осадка.

м³/сут,

где W_ил - влажность уплотненного в илоуплотнителях избыточного активного ила, %; _ил - плотность уплотненного избыточного ила.

Общий расход осадков на станции:

• по сухому веществу:

т/сут

• по беззольному веществу:

т/сут

• по объему смеси фактической влажности:

м³/сут.

Средние значения влажности смеси и зольности, %:

%

Суточная доза загрузки осадка в метантенк, d = 19 % (так как принят термофильный режим сбраживания осадка с T = 53С) (таблица 5.1).

Таблица 5.1

Режим сбраживания	Суточная доза загружаемого в метантенк осадка d, %, при влажности загружаемого осадка, %, не более
	93	94	95	96	97
Мезофильный	7	8	8	9	10
Термофильный	14	16	17	18	19
п	1,05/0,455	0,89/0,385	0,72/0,31	0,56/0,24	0,40/0,17

Требуемый объем метантенков:

м³.

Принимаем к проектированию n = 2 метантенка.

Объем одного метантенка:

м³.

Принят типовой метантенк (таблица 5.4):

• полезный объем одного резервуара 500 м³;

• диаметр D = 10 м;

• высота верхнего конуса h_в.к = 1,45 м;

• высота нижнего конуса h_н.к = 1,7 м;

• высота цилиндрической части h_ц = 5 м;

• строительная высота метантенка H_стр = 8,15 м.

Распад беззольного вещества осадка, загруженного в метантенк:

где a - предел сбраживания осадка, %:

%

где n - экспериментальный коэффициент, зависящий от влажности осадка и температурного режима сбраживания, принимаемый по таблице 5.1

Объем метана, образующегося в метантенке при сбраживании осадка:

м³

где ρ_г - плотность газа, ρ_г  = 1 кг/м³,

Потребная площадь газосборной горловины:

м²,

где 700 м³/м² в сутки - допустимый выход газа в метрах кубических на 1 м² площади газосборной горловины в сутки.

Диаметр газосборной горловины:

м.

Потребный объем мокрых газгольдеров, предусмотренных для сбора и хранения газа, а также для выравнивания давления в газовой сети.

м³,

где t - время хранения газа в мокрых газгольдерах, ч; mг - число принятых газгольдеров.

Задание. Выполнить расчет метантенков для очистной станции. Исходные данные представлены в таблице 5.1. Эффект осветления в первичных отстойниках 50 %, концентрация загрязнений БПК снижается на 20 %. Предел распада смеси r_см подсчитать по известному содержанию белков, жиров и углеводов в 1 г сбраживаемого субстрата (таблица 5.2). Вынос активного ила из вторичного отстойника 15 мг/л. Влажность осадка из первичных отстойников 94 %, уплотненного активного ила 97 %; гигроскопическая влажность осадка 5 %, ила 5 %, сброженной смеси 6 %; плотность осадка и ила 1 т/м³.

Исходные данные

Таблица 5.1

Вариант	Производительность очистной станции qст, м3/сут	Концентрация взвешенных веществ С, мг/л	Биохимическое потребление кислорода, мг/л	Режим сбраживания*	Зольность, %		Содержание белков, жиров, углеводов**
					осадка	ила	в осадке	в иле
1	90000	200	350	м	30	28	1	1
2	24000	290	220	т	32	30	1	2
3	150000	150	220	м	28	26	2	1
4	23500	200	180	т	30	27	2	3
5	120000	150	240	м	28	25	3	3
6	14000	190	120	т	29	27	1	4
7	13000	300	220	м	33	26	2	4
8	150000	150	500	т	28	28	2	2
9	36000	180	140	м	29	25	2	5
10	11000	300	250	т	33	29	3	2
11	25000	170	300	м	29	27	4	1
12	9000	260	180	т	31	30	3	5
13	44000	140	380	м	29	29	4	2
14	18500	250	240	м	28	25	5	1
15	67000	300	290	т	33	27	1	5
16	10000	220	200	м	32	31	5	3
17	130000	300	150	м	30	28	3	1
18	8000	200	180	т	33	27	4	3
19	7500	290	200	т	28	25	5	4
20	30000	240	190	т	32	30	4	4
21	10500	220	200	М	30	20	3	4
22	6000	200	150	Т	30	30	5	3
23	100000	280	250	м	28	30	1	3
24	20000	250	200	т	29	30	2	3
25	8500	220	160	Т	25	28	4	5

^* м – мезофильный режим, т – термофильный.

^** Указан номер варианта в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Содержание белков, жиров и углеводов в осадке из первичных отстойников (в числителе) и уплотненном активном иле (в знаменателе), г/ г

Вариант	Углеводы	Жиры	Белки
1	0,168/0,065	0,356/0,323	0,306/0,494
2	0,201/0,094	0,349/0,340	0,280/0,448
3	0,196/0,078	0,344/0,313	0,290/0,489
4	0,182/0,071	0,340/0,359	0,308/0,450
5	0,177/0,083	0,320/0,334	0,333/0,463

Таблица 5.4 - Конструктивные размеры метантенков

Проект	Диаметр, м	Полезный объем рудного резервуара, м3	Высота, м			Строительный объем здания обслуживания, м3	Строительный объем киоска газовой сети, м3
			верхнего конуса	цилиндрической части	нижнего конуса
	10	500	1,45	5	1,7
902-2-227	12,5	1000	1,9	6,5	2,15	652	100
902-2-228	15	1600	2,35	7,5	2,6	2035	112
902-2-229	17,5	2500	2,5	8,5	3,05	2094	136
902-2-230	20	4000	2,9	10,6	3,5	2520	174
Ново-Курьяновской станции аэрации	18	6000	3,15	18	3,5	2700	170
Люберецкой станции аэрации	22,4	8000	4,45	16,3	3,7	2000	170