Конструктивно-техническое решение снижения влажности осадков

/ М.М. Константинов, А.Н. Кондрашов, И.В. Герасименко, И.Н. Глушков, С.С. Пашинин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 3 (41). С. 90 - 93.

6. Константинов М.М., Глушков И.Н. Оценка уровня потери зерна за порционной жаткой, оснащённой устройством для образования стерневых кулис // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 3 (59). С. 86 - 89.

7. Константинов М.М., Глушков И.Н., Пашинин С.С. Обоснование соотношения скоростей накопительного транспортёра и энергосредства порционной жатки // Научное обозрение. 2015. № 11. С. 24 - 30.

8. Старцев А.С., Попов М.Ю. Исследование влияния режимных параметров шнека-мотовила на потери семянок подсолнечника при уборке // Научное обозрение. 2011. № 6. С. 131 - 136.

9. Мкртчян С.Р., Очёсывающие жатки: состояние и перспективы развития / С.Р. Мкртчян, В.Д. Игнатов, Э.В. Жалнин, Н.И. Стружкин // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2013. № 4. С. 18 - 21.

10. Пат. 2493685 Российская Федерация, МПК A01D34/04, A31D57/18 Валковая порционная жатка с устройством образования стерневых кулис / Константинов М.М., Глушков И.Н. и др.; заявл. 23.03.2012; опубл. 27.09.2013. Бюл. № 27.

Конструктивно-техническое решение снижения влажности осадков

Нгуен Динь Дап, аспирант, Н.Т. Джумагулова, к.т.н., ФГБОУ ВО НИУ МГСУ

При выборе рациональной технологии обработки и утилизации осадков сточных вод необходимо учитывать основные экономические и экологические факторы: сокращение транспортных расходов на вывоз осадков, сокращение площадей, необходимых для захоронения, сокращение вредных выбросов в атмосферу. Обработка и удаление осадков представляют собой важнейшие проблемы при очистке сточных вод. На городских очистных станциях для обезвоживания осадков широко используются иловые площадки. Главным недостатком данного метода является отторжение значительных земельных территорий, загрязнение геосреды, выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, а также потеря ресурсной ценности земли. При обработке осадков и их утилизации необходимо добиться минимума ущерба, наносимого окружающей среде, и возможности их использования в интересах народного хозяйства. Технологические схемы, применяемые для реализации этой задачи, отличаются большим многообразием [1-3].

Разработка технологии, позволяющей сократить площади, используемые для размещения осадков, является одной из первоочередных задач на станции очистки стоков г. Чехова. Очистные сооружения канализации были построены в 1976 г. с проектной производительностью 50 тыс. м3/сут. Фактическое количество поступающих на очистные сооружения городских и промышленных сточных вод составляет в настоящее время около 25 тыс. м3/сут.

В связи с освоением пригородных земель под жилищное строительство ожидается рост населения и увеличение производительности станции канализации до проектной мощности. Соответственно ожидается рост образования осадков после очистки сточных вод. Очистка воды на этих сооружениях осуществляется по классической схеме, включающей в себя механическую, биологическую очистку и доочистку. Обезвоживание осадков на протяже-

нии всего периода эксплуатации происходит на 17 иловых картах каскадного типа, созданных на естественном основании. Общая площадь данных очистных сооружений составляет 13,45 га, или 134500 м2, и определяется объёмом сбросов осадков, а также временем их естественного высыхания до состояния, пригодного для вывоза автомашинами на полигоны [4].

Материал и методы исследования. В целях улучшения экологической ситуации, снижения влажности и объёмов осадков было запроектировано механическое обезвоживание осадков и их подготовка к дальнейшему использованию в качестве органических удобрений в зелёном строительстве, лесоразведении, а также для биологической и технической рекультивации нарушенных земель и т.п. В процессе реконструкции иловых карт было принято решение предварительно обезвоживать осадок на сгустителях. В качестве основного оборудования для обезвоживания осадков были рекомендованы ленточные фильтр-прессы типа ЛФ-1500П в комплекте с ленточными сгустителями. Такой фильтр предназначен для обезвоживания осадков городских и промышленных сточных вод, гальвано-шламов, предварительно обработанных реагентами.

Технические данные сгустителя должны соответствовать техническим условиям (ТУ) и настоящему техническому описанию согласно таблице 1.

Результаты исследования. Фильтр состоит из горизонтальной рамы - сборно-сварной конструкции, изготовленной из сортового швеллера и покрытой цинком (метод горячего цинкования). Заливочный стол представляет собой сварной поддон из тонколистовой нержавеющей стали. Заливочный лоток представляет собой П-образный короб без дна с уплотнениями по контуру, соприкасающимися с подвижной сеткой. Положение короба по высоте относительно движущейся сетки может регулироваться. На фильтре устанавливаются две фильтрующие сетки. Их запасовка производится согласно схеме, прилагаемой к данному ТО (рис.).

Одна фильтрующая сетка ^1) скользит по заливочному столу. На заливочном столе установлен

1. Основные технические данные и характеристики ленточного фильтра ЛФ-1500С

Параметр Норма для фильтра

Площадь поверхности фильтрования, м2 3,5

Ширина фильтровальной полная 1,5

сетки, м рабочая 1,3

Температура суспензии, К

Производительность при исходной кон- 25

центрации в суспензии твёрдой фазы до 5%, м3/час, не более

Мощность, кВт привода-сгустителя 0,55

компрессора 1,1

Характеристика питающей электросети 3-фазная, 50 гц, 380

В, с глухо

заземлённой

нетралью

Количество и качество про- менее 6

мывной воды взвешенные вещества, мг/л расход, м3/час, более 5

давление, МПа, более 0,5

Материал основных частей, ГОСТ

соприкасающихся с продуктом 380 - 84, по-

лиуретановая

композиция

Габаритные размеры, мм длина 3100

ширина 1920

высота 1250

Масса, кг 600

В промывных устройствах установлены форсунки. Факелы промывной жидкости перекрывают всю поверхность промываемых сеток. После промывки каждая сетка попадает на свой центрирующий ролик.

заливочный лоток, в который подается смесь осадков, обработанная раствором флокулянта. Исходный осадок попадает на фильтрующую сетку — это зона гравитационной фильтрации. Затем осадок перегружается на другую сетку и начинается зона клинового отжима — это зона постепенно повышающегося давления на осадок. Клин образуется двумя постепенно сходящимися сетками. Далее фильтрующие сетки движутся совместно и производится последовательный отжим осадка сначала на перфорированном барабане, потом на отжимных роликах и в заключение — в зоне окончательного (роликового) отжима. Узел роликового отжима представляет собой систему роликов одинакового диаметра. Далее в зоне выгрузки осадка фильтрующие сетки разделяются и движутся раздельно. Обезвоженный осадок с фильтрующих сеток снимается плавающими ножами. Лезвия ножей выполнены из винипласта. Усилие прижима ножей к поверхности сеток может регулироваться путем увеличения либо уменьшения жесткости (длины) пружин.

Фильтр снабжен устройствами для оптимального натяжения фильтрующих перегородок, а также механизмами их центрирования, предотвращающими их недопустимое смещение по ширине фильтра. Каждая фильтрующая перегородка промывается водой при помощи своего промывного устройства.

Рис. - Схема движения фильтровальных лент

Одна сторона центрирующего ролика установлена неподвижно и имеет возможность поворота, а другая сторона имеет возможность перемещения, которое осуществляется пневмоцилиндром. Обезвоженный осадок вывозится на площадки складирования, на месте существующих карт (табл. 2) после их реконструкции. Суммарная площадь иловых карт составляет 15487 м2 (табл. 3).

Количество и объем осадков, поступающих на очистные сооружения, определяются по формулам:

= СхЭхЛ"х£/1000х1000 т/сут;

0>сх = 151х0,5х1,1х50000/1000х1000 =

= 9000 кг/м3,

где: 0 — количество сухого вещества;

С — начальная концентрация взвешенных веществ;

Э — эффект задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках в долях единицы принимают равным 0,5 — 0,6; К — коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвеси, не улавливаемых при отборе проб для анализа, принимают равным 1,1 — 1,2; О — приток сточных вод на очистную станцию, м3/сут [5].

Количество сырого осадка, образующегося на очистных сооружениях, составляет 300 м3/сут при влажности 97%. Количество осадка по сухому веществу (СВ) рассчитывается по формуле:

Гос = 100хQ /(100 - Жос)хРос м3/сут;

Гос = 100 х 9000/(100 - 97) х1 = 300 м3/сут, (4) где Жос — влажность сырого осадка;

Рос — плотность сырого осадка, принимают равной единице. оно составит 30 кг/м3

Количество обезвоженного осадка будет равно: ¥ос = 100хQ /

2. Характеристика объединённых иловых карт

№ иловой площадки Периметр иловой площадки, м Площадь иловой площадки, м2 Высота заполнения иловой площадки, м Объём заполнения иловой площадки, м3

Площадки до объединения

2 246 3128 2,3 7194,4

4 273 4274 2,3 9830,2

6 332 6535 2,3 15030,5

Итого 13397 32055

Площадки после объединения

2, 4, 6 542 16200 2,3 37260

Уос = 100x9000/

Объём заполнения иловых площадок до объединения рассчитывается по формуле:

V = Б^к м3

и будет равен:

V = 13397x2,3 = 32055 м3.

Объём заполнения иловых площадок после объединения рассчитывается по формуле:

V = Б^И м3

и равен:

V = 16200x2,3 = 37260 м3, где: S - площадь иловой площадки, м2;

к - высота заполнения иловой площадки, м.

Объём осадка, подлежащего размещению на аварийных иловых картах, составит 22000 м3.

3. Характеристика аварийных иловых карт

Площадки 1, 3, 5, 7

Пло- Высота

№ иловой площадки Периметр иловой площадки, м щадь иловой площадки, м2 заполнения иловой площадки, м Объём заполнения иловой площадки, м3

1 265 4046 1,38 5583

3 255 3788 1,38 5227

5 261 3830 1,38 5285

7 268 4183 1,38 5772

Итого 15847 22000

Объём заполнения иловых площадок после объединения рассчитывается по формуле и равен: V = Б*к м3,

V = 15847x1,38 = 22000 м3.

4. Характеристики иловых карт до реконструкции

Вещество и, м/сек Р, м2 Ро, м2 сг, мг/м3 шг, г/моль Мг, г/сек Мгс, т/год

Сероводород 05 74386 74386 0,010000 34 0,003655 0,115269

Аммиак 0,5 74386 74386 0,100000 17 0,051692 1,630145

Этилмеркаптан 0,5 74386 74386 0,000013 62 3,520006 0,000111

Метилмеркаптан 0,5 74386 74386 0,000027 48 8,31Е-06 0,000262

Углерода оксид 0,5 74386 74386 0,060000 28 0,024167 0,762119

Азота оксид 0,5 74386 74386 0,038000 46 0,011941 0,376578

Метан 0,5 74386 74386 0,150000 16 0,079924 2,520472

Итого: 0,17139 5,404956

5. Характеристики иловых карт после реконструкции

Вещество и, м/сек Р, м2 Ро, м2 сг, мг/м3 шг, г/моль Мг, г/сек Мгс, т/год

Сероводород 05 40186 40186 0,010000 34 0,001975 0,062272

Аммиак 0,5 40186 40186 0,100000 17 0,027926 0,880663

Этилмеркаптан 0,5 40186 40186 0,000013 62 1,90006 5,99Е-05

Метилмеркаптан 0,5 40186 40186 0,000027 48 4,490006 0,000142

Углерода оксид 0,5 40186 40186 0,060000 28 0,013056 0,411724

Азота оксид 0,5 40186 40186 0,038000 46 0,006451 0,203441

Метан 0,5 40186 40186 0,150000 16 0,043178 1,36165

Итого: 0,092591 2,919952

Примечание: и - скорость ветра, м/сек; ^ - площадь поверхности отдельного сооружения, м2; Гд - площадь открытой поверхности отдельного сооружения, м2; Сг - концентрация загрязняющего вещества в насыщенном паре, мг/м3; тг - относительная молекулярная масса загрязнёных веществ, г/моль; Мг - общее количество вещества, выделяющегося в единицу времени от отдельного сооружения, г/сек; Мгс - общее количество вещества, выделяющегося за год от отдельного сооружения, т/год

Расчет приземных концентраций загрязняющих веществ в атмосферу при эксплуатации проектируемых сооружений выполнен фирмой «Бифар» в соответствии с «Методикой расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» ОНД-86 по программе «Эколог-ПРО», версия 3.0, в радиусе 400 м с шагом координатной сетки 25 м.

Расчет рассеивания выполнен в один этап на летний период с учетом фоновых концентраций (табл. 4, 5).

Выводы. Внедрение технологии обезвоживания позволит выполнить ряд природоохранных задач:

— произойдет четырехкратное уменьшение площадей, используемых под складирование осадка (с 134500 до 32047 м2);

— в шесть раз уменьшится количество осадка, образующегося на очистных сооружениях (с 300 м3 до 50 м3/сут) в результате обезвоживания на фильтр-прессах;

— максимальное обезвоживание осадка с 97 до 83% будет обеспечено при сохранении нормативного качества отводимых стоков;

— произойдёт сокращение приземной концентрации загрязняющих веществ в атмосферный воздух c 5,4 до 2,9 т/год.

Литература

1. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. Обезвоживание и обеззараживание. М.: Делипринт, 2008. 93 с.

2. Джумагулова Н.Т., Волшаник В.В., Голубка Т.В. Организация эффективного использования земель, отведённых под размещение осадков // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. 2015. № 2. С. 28 — 32.

3. Волшаник В.В. Оценка экологического состояния поверхностных вод в городе Ханое (Вьетнам) / В.В. Волшаник , Н.Т. Джумагулова, Нгуен Динь Дап, Фам Ван Нгок // Экология урбазированных территорий. 2017. № 2. С. 36 — 41.

4. Технологический регламент очистных сооружений ВКХ МП ЖКХ Чеховского района. Чехов, 2009. 35 с.

5. СНиП 2.04.03 — 85. Канализация. Наружные сети и сооружения. / Государственный комитет СССР по делам строительства. М., 1986.