УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ОБЕЗВОЖЕННЫХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к устройствам для подготовки обезвоженных осадков сточных вод к утилизации и может быть использовано в коммунальном хозяйстве городов и промышленных предприятий для термического обеззараживания обезвоженных в цехах механического обезвоживания осадков сточных вод.
Известно использование нагрева обезвоженных осадков сточных вод до температуры 60°С и выдерживание в этой температуре в течение до 20 мин[1]. Такая тепловая обработка обезвоженных до влажности 65-85% осадков сточных вод гарантирует гибель яиц гельминтов, патогенных бактерий и даже вирусов.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, разработанное шведской фирмой «Альфа-Лаваль», в виде спирального теплообменника [1]. Устройство включает насос-дозатор и два теплообменника для обработки 12-15 м. куб./час осадка влажностью 95-97% с выдержкой при 80°С в течение 5 мин. Однако считается, что экономически эффективнее и целесообразнее осуществлять обеззараживание обезвоженных осадков, т.к. в жидких осадках могут повторно развиваться санитарно-показательные микроорганизмы, но при влажности осадков менее 85% использование устройства фирмы «Альфа-Лаваль» невозможно.
Кроме того, при влажности осадков 95-97% их объем в 4 раза больше, следовательно, требуется больше теплоносителя.
Задача изобретения - эффективное использование теплоносителя и гарантированное обеззараживание обезвоженных осадков сточных вод.
Решается поставленная задача выполнением подающего на обеззараживание обезвоженного осадка нагнетателя в металлическом корпусе в виде шнека, размещенном в межтрубном пространстве теплоносителя из металлических труб с теплоизоляционным кожухом, а шнека - регулятором скорости вращения, снабжением внутренней поверхности металлического корпуса шнека антипригарным, например, титановым покрытием.
Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе нет сведений про аналогичную конструкцию устройства для термического обеззараживания обезвоженных осадков сточных вод, какая предложена в формуле изобретения, что даст основание утверждать, что предлагаемая конструкция устройства для термического обеззараживания обезвоженных осадков сточных вод отвечает критерию патентоспособности «новизна».
Сравнительный анализ приспособлений, которые используются в известных технических решениях и в том числе в прототипе, показал на существенные признаки, отличающие предлагаемое решение.
Преимущества свидетельствуют о том, что задачи, которые решаются, выполнены на изобретательском уровне, поскольку они не вытекают, очевидно, из известных в данной области техники решений и поэтому отвечает критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Поясняется конструкция предлагаемого устройства для термического обеззараживания обезвоженных осадков сточных вод фигурами:
Фиг.1 Технологическая схема термического обеззараживания обезвоженных осадков сточных вод
Фиг.2 Поперечное сечение устройства для прогрева обезвоженных осадков сточных вод.
Обозначения на фигурах приведены на позициях 1-15
1. Воздуходувка
2. Устройство для очистки воздуха
3. Всасывающая труба воздуходувки
4. Нагнетательная труба воздуховода
5. Кожух трубного теплообменника
6. Теплообменные трубы воздуховода
7. Корпус шнекового нагнетателя
8. Шнек
9. Редуктор привода шнека 8
10. Электродвигатель нагнетателя
11. Напорный воздуховод башенных аэротенков
12. Труба ввода в шнековый нагнетатель обезвоженного осадка
13. Труба выпуска термически обеззараженного обезвоженного осадка
14. Бак-контейнер для накопления термически обеззараженного осадка
15. Пульт управления числом оборотов редуктора привода шнека
Устройство для термического обеззараживания обезвоженных осадков сточных вод состоит из теплообменника, содержащего металлические теплообменные трубы 6 горячих воздуховодов, металлический корпус 7 шнекового нагнетателя с шнеком 8 внутри, подводящую нагнетательную трубу 4 воздуховода, идущую от воздуходувки 1 с устройством 2 очистки воздуха от пыли на всасывающей трубе 3 воздуховода. Теплообменник оснащен кожухом 5 из теплоизоляционного материала для снижения теплопотерь в окружающее теплообменник пространство.
Шнек 8 вращается электродвигателем 10 нагнетателя через регулируемый с пульта 15 управления числом оборотов редуктор 9 привода шнека 8.
Отработанный теплоноситель по напорным воздуховодам 11 направляется в аэротенки для снабжения микроорганизмов кислородом.
Обезвоженный на механизмах обезвоживания осадков сточных вод (центрифуга, фильтр-прессах) осадок вводится в шнековый нагнетатель (http://www.gdlmz.com.ua/catalog/equipment/8.htm) по трубе 12 с противоположного конца теплообменника от ввода теплоносителя, т.е. осадок и теплоноситель идут во встречном направлении по своим трубам. Выходит осадок из шнекового нагнетателя по трубе 13 выпуска термически обеззараженного обезвоженного осадка в бак-контейнер 14 для накопления готового осадка к дальнейшей переработке.
Работает предлагаемое устройство для термического обеззараживания обезвоженных осадков сточных вод следующим образом. Обезвоженные в цехе механического обезвоживания осадки сточных вод, например, по транспортеру поступают к теплообменнику в трубу 12 ввода осадка в шнековый нагнетатель. Посредством электродвигателя 10 через редуктор 9 привода шнек продвигает осадок внутри металлического корпуса 8 шнекового нагнетателя. При движении осадка внутри корпуса 8 он постоянно перемешивается, соприкасаясь с нагретым от контакта с горячими теплообменными трубами воздуховода. Для исключения прилипания пастообразного осадка внутренняя поверхность корпуса 8 покрыта слоем антипригарного материала, например, титановым покрытием. Поскольку осадок движется внутри корпуса 8 навстречу потоку горячего воздуха, движущегося в теплообменных металлических трубах воздуховода, то осадок вначале контактирует с менее нагретой поверхностью, а перед выходом по трубе 13 выпуска термически обеззараженного обезвоженного осадка в бак-контейнер 14 для накопления термически обеззараженного обезвоженного осадка с наиболее нагретой поверхностью корпуса 8, что гарантирует эффективное использование теплоносителя и
полное обеззараживание осадка сточных вод. Для достижения необходимой температуры осадка (не менее 60°С) и требуемой продолжительности выдерживания осадка в нагретом состоянии скорость продвижения осадка внутри корпуса 8 регулируют посредством пульта 15 управления числом оборотов редуктора 9 привода шнека 8.
При этом учитывается, что нагрев осадка до 80°С обеспечивает полное его обеззараживание за несколько секунд, а до 60°С до 20 минут.
Теплоносителем, в предлагаемой конструкции теплообменника, служит воздух для башенных аэротенков глубиной 8-9 метров слоя вода, сжимаемый в воздуходувках 1 до давления 2 атм. Для долговечности работы воздуходувки 1 воздух на всасывающей трубе 3 проходит устройство 2 для очистки от пылевидных частиц, поэтому нагнетательные трубы 4 воздуховодов не ухудшают свои теплообменные свойства от зарастания пылью. При сжатии до 2 атм. воздух нагревается до температуры 130°С и передает свое тепло трубам воздуховодов 6, находящимся внутри кожуха 5 вокруг корпуса 7 шнекового нагнетателя. Соприкасаясь металлическими поверхностями трубы 6, воздуховоды отдают тепло корпусу 7 и далее осадку, продвигаемому внутри корпуса 7 шнеком 8.
Технический эффект поставленных в изобретение задач обеспечивают:
- использование тепла нагретого в высоконапорных воздуходувках воздуха для нагрева обезвоженного осадка сточных вод;
- встречное направление движения нагретого воздуха и обезвоженного осадка сточных вод в трубах теплообменника;
- постоянное перемешивание нагреваемого осадка в корпусе посредством вращающегося шнека;
- управляемое продвижение осадка в теплообменнике для достижения требуемой температуры нагрева осадков сточных вод.
Пример. При проектировании очистной станции канализации г.Усть-Лабинска производительностью 15000 м. куб./сут. была принята башенная конструкция аэротенков с
глубиной слоя воды 8.5 м. Для обеспечения аэротенков кислородом воздуха в воздуходувной предусмотрено 4 шт. воздуходувки высокого давления производительностью 1500 м. куб./час каждая (3 рабочих и одна резервная). Каждая рабочая воздуходувка работает на подачу воздуха в свою секцию аэротенков. Воздуходувная запроектирована в одном здании с цехом механического обезвоживания осадков с использованием центрифуг. По расчету получено, что в соответствии с составом сточных вод ежесуточно будет получено не менее 10 м. куб./сут. обезвоженного до влажности 83% осадка сточных вод с часовым расходом обезвоженного осадка около 1 м. куб./час. Часовой расход нагретого до 130°С воздуха по трем воздуховодам составляет 4500 м. куб./час.
Вес теплоносителя (воздуха) составляет 2.6 кг/м. куб. сжатого до давления 2 атм. воздуха. Часовой расход теплоносителя по объему равен 2250 м. куб./час, а по весу 3.85 т/час, вес нагреваемого осадка влажностью 83% около 1.1 т/час. Теплотехнический расчет показал, что такого количества теплоносителя достаточно для нагрева обезвоженного осадка с температуры 18°С до 80°С в течение часа продвижения по теплообменнику длиной 18 м. При этом воздух охлаждается до температуры 70°С.