УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ОСАДКА, АКТИВНОГО ИЛА ИЛИ ОТСТОЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД
DEVICE FOR DRYING SEDIMENTS, ACTIVE SLUDGE OR INDUSTRIAL AND HOUSEHOLD SEWAGE SEDIMENTS

Устройство относится к области обезвоживания осадка, активного ила промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод, может быть использовано в водоснабжении и канализации, например, при биологической очистке сточных вод.
Известно устройство сушки осадка, содержащее сушилку осадка, конденсатор паров сушильного воздуха из сушилки (см. United States Patent Number 4153411; Date of Patent: May 8, 1979; Int. Cl. F27B 15/00).
В известном устройстве сушку осадка осуществляют с помощью нагретого в печи песка, который, смешиваясь с осадком, передает осадку тепло в сушилке. Водяные пары из сушильного газа конденсируют в конденсаторе. Осушенный охлажденный газ снова подогревают в печи с горячим песком и снова подают в сушилку. Песок отделяют от сушильного газа и высушенного осадка. Устройство технологически сложно в эксплуатации. Технологическое тепло сложно утилизировать. Происходит абразивный износ элементов оборудования системы.
Известно устройство сушки осадка, раскрытое в документе RU 93952 U1, 10.05.2010, МПК F26B 17/00, содержащее сушилку осадка, воздухонагреватель сушильного воздуха, конденсатор паров сушильного воздуха и вентилятор.
Известное устройство предназначено для сушилок цикличной работы, где возможно поднять давление пара в полости сушилки, и малопригодно для непрерывной работы для частично обезвоженного влажного осадка сточных вод, активного ила или отстоя промышленных и бытовых сточных вод, например станций биологической очистки сточных вод с большим объемом осадка. Например, городских очистных сооружений.
При сушке осадка очистных сооружений механически обработанный осадок содержит много связанной и несвязанной влаги, которая при больших объемах сушки осадка выделяется в полость сушилки, повторно заливает слой осадка, забирая тепло перегретого пара на подогрев и испарение стекающей по стенкам сушилки влаги, что снижает экономичность использования тепла в процессе сушки осадка.
Цель усовершенствования - повышение экономичности использования тепла в процессе сушки осадка, повышение эффективности сушки осадка.
Это достигается тем, что устройство сушки осадка, активного ила или отстоя промышленных и бытовых сточных вод, содержащее сушилку, воздухоподогреватель сушильного воздуха, конденсатор паров сушильного воздуха и вентилятор, отличающееся тем, что полость сушилки разделена на две секции и снабжена бесконечной транспортерной фильтрующей лентой, последовательно проходящей через секции сушилки, каждая секция сообщена по тракту сушильного воздуха с автономным блоком сушки-подогрева сушильного воздуха, где каждый автономный блок сушки-подогрева сушильного воздуха содержит воздухоподогреватель, конденсатор и циркуляционный вентилятор между ними; воздухоподогреватель второй секции сообщен с конденсатором первой секции через циркуляционный водяной контур с циркуляционным насосом с возможностью получения тепловой энергии для сушки во второй секции путем использования скрытой теплоты парообразования из первой секции.
Технический результат: секционирование полости сушилки осадка позволяет применить типовые блочные решения набора технологического оборудования, использовать скрытое тепло парообразования, то есть энергию фазового перехода, высвобождаемую при конденсации водяных паров в конденсаторе первой секции, и использовать эту энергию для подогрева осадка во второй секции сушилки осадка без дополнительных затрат энергии пара на сушку осадка, что повышает экономичность использования тепла. Бесконечная транспортерная фильтрующая лента, последовательно проходящая через секции сушилки, позволяет непрерывно отводить с сушильным воздухом методом массопереноса из сушилки через поверхность проницаемой фильтрующей ленты капельную влагу, которая выделяется на ленте из влажного осадка при его подогреве в сушилке, что снижает затраты энергии на испарение влаги из осадка.
Кроме того, первая секция сушилки снабжена патрубком для подачи пара и сообщена паропроводом с парогенератором.
Технический результат: снижается время сушки осадка, так как теплопередача от пара к осадку гораздо эффективнее, чем от воздуха к осадку. Осадок скорее подогревается при пропаривании и при поступлении во вторую секцию уже подогретым сразу начинает отдавать влагу сухому подогретому сушильному воздуху, который насыщается влагой и при поступлении в блок сушки-подогрева сушильного воздуха первой секции снова осушается в конденсаторе первой секции и направляется вентилятором первой секции в блок воздухоподогревателя первой секции, где сухой воздух снова подогревается и участвует в массообмене первой секции сушилки осадка. За счет пропаривания улучшается обеззараживание осадка, так как осадок или активный ил содержит в основном микроорганизмы, бактерии, их споры, которые погибают при высокой температуре. Пар в первой секции сушилки вытесняет основную часть сушильного воздуха во вторую секцию и в основном конденсируется в конденсаторе первой секции. При этом температура и масса конденсата из первой секции с избытком достаточна для подогрева сушильного воздуха для второй секции сушилки осадка, что эффективно для процесса сушки осадка, происходящего непрерывно на движущейся бесконечной транспортерной фильтрующей ленте, через которую продувают сушильный воздух.
Устройство представлено на чертежах.
Фиг.1 - Устройство сушки осадка, активного ила или отстоя промышленных и бытовых сточных вод. Схема рекуперации тепла. Вариант двухсекционной сушилки осадка, активного ила или отстоя промышленных и бытовых сточных вод с одной бесконечной фильтрующей лентой.
Обозначения на чертежах:
1 - сушилка осадка;
2 - первая секция сушилки 1 осадка;
3 - вторая секция сушилки 1 осадка;
4 - конденсатор;
5 - бесконечная транспортерная фильтрующая лента;
6 - парогенератор;
7 - воздухоподогреватель;
8 - циркуляционный насос;
9 - выход конденсата;
10 - внешний потребитель тепла;
11 - вентилятор;
12 - патрубок подачи пара.
13 - блок сушки-подогрева сушильного воздуха.
Устройство сушки осадка, активного ила или отстоя промышленных и бытовых сточных вод содержит: по меньшей мере, двухсекционную сушилку 1 осадка, с первой секцией 2 и следующей за ней второй секцией 3; расположенный вне сушилки осадка блочный рекуперативный конденсатор 4 паров сушильного воздуха из первой секции 2 сушилки 1 осадка; расположенный вне сушилки осадка рекуперативный конденсатор 4 паров сушильного воздуха из второй секции 3 сушилки 1 осадка; по меньшей мере, одну бесконечную транспортерную фильтрующую ленту 5 в каждой секции 2, 3 сушилки 1 осадка с пересыпкой частиц осадка с предыдущей ленты на последующую или одну общую транспортерную фильтрующую ленту 5 (например, фильтрующая лента от ленточного фильтр-пресса), последовательно проходящую вместе с осадком сквозь все секции 2, 3 сушилки 1 осадка и имеющую возможность транспорта осадка для его сушки через полость сушилки 1 осадка и имеющую воздухопроницаемую поверхность; внешний источник тепла, например парогенератор 6, который сообщен паропроводами с воздухоподогревателем 7 сушильного воздуха первой секции 2 сушилки 1 осадка; воздухоподогреватель 7 сушильного воздуха второй секции 3 сушилки 1 осадка, который сообщен через циркуляционный водяной контур с конденсатором 4 первой секции. Циркуляция воды между конденсатором 4 первой секции и воздухоподогревателем 7 второй секции поддерживается циркуляционным насосом 8.
Воздухоподогреватели 7 сушильного воздуха каждой секции 2, 3 блочные и расположены вне сушилки 1 осадка, но могут быть расположены и внутри полости сушилки 1 осадка.
Конденсат из конденсаторов 4 отводится через выход 9 конденсата.
Выход влажного сушильного воздуха из полости первой секции 2 сушилки 1 осадка сообщен воздуховодом с входом влажного воздуха в конденсатор 4 первой секции 2. Вход сушильного воздуха в полость первой секции 2 сушилки 1 осадка сообщен с выходом осушенного нагретого воздуха из воздухоподогревателя первой секции 2.
Воздухоподогреватель 7 сушильного воздуха последующей второй секции 3 сушилки 1 осадка сообщен водопроводами горячей воды с конденсатором 4 второй секции 3, считая по ходу движения осушаемого осадка через сушилку 1 осадка.
Выход влажного сушильного воздуха из полости второй секции 3 сушилки 1 осадка сообщен воздуховодом с входом влажного воздуха в конденсатор 4 второй секции 3. Вход сушильного воздуха в полость второй секции 3 сушилки 1 осадка сообщен с выходом осушенного подогретого воздуха из воздухоподогревателя второй секции 3.
Тепло из конденсатора 4 второй секции отводится водопроводами горячей воды к внешнему потребителю тепла 10, например к циркуляционной системе горячего водоснабжения.
Циркуляционный вентилятор 11 блочный и установлен в тракте сушильного воздуха между блоком конденсатора 4 и блоком воздухоподогревателя 7 первой секции 2 и соответственно установлен на тракте сушильного воздуха между блоком конденсатора 4 и блоком воздухоподогревателя 7 второй секции 3.
Каждая секция 2, 3 сушилки 1 осадка сообщена с соответствующим воздухоподогревателем 7 с помощью подающего воздуховода, а отводящие воздуховоды сообщены с входами сушильного воздуха соответствующих конденсаторов 4.
Полость сушилки 1 осадка разделена на две секции 2, 3. Каждая секция 2, 3 сообщена по тракту сушильного воздуха с автономным блоком 13 сушки-подогрева сушильного воздуха. Каждый автономный блок 13 сушки-подогрева сушильного воздуха содержит воздухоподогреватель 7, конденсатор 4 и циркуляционный вентилятор 11 между ними; воздухоподогреватель 7 второй секции 3 сообщен с конденсатором 4 первой секции 2 через циркуляционный водяной контур с циркуляционным насосом 8.
Секционирование полости сушилки позволяет применить типовые блочные решения набора технологического оборудования. Усовершенствование позволяет использовать скрытое тепло парообразования, то есть энергию фазового перехода, высвобождаемую при конденсации водяных паров в конденсаторе, и использовать эту энергию для подогрева осадка в последующей секции сушилки осадка без дополнительных затрат энергии пара на сушку осадка.
Для обеззараживания и ускорения подогрева осадка для сушки, и для высвобождения связанной влаги из осадка путем пропаривания влажным или перегретым паром первая секция 2 сушилки 1 осадка снабжена патрубком 12 подачи пара. Через патрубок 12 подачи пара полость первой секции 2 сушилки 1 сообщена паропроводом с парогенератором 6.
Устройство работает следующим образом.
Механически обезвоженный влажный осадок, активный ил или отстой промышленных и бытовых сточных вод подают на транспортерную бесконечную фильтрующую ленту 5 первой секции 2 сушилки 1 осадка, где осадок поступательно движется вместе с лентой 5 через полости сушилки 1 осадка. Из второй секции 3 сушилки 1 осадок выходит с транспортерной ленты 5 уже сухой. В первой секции 2 в основном происходит предварительный подогрев влажного осадка, а во второй секции 3 осадок уже досушивается до кондиции. Для ускорения подогрева осадка и его обеззараживания осадок в первой секции 2 может, при необходимости, пропариваться влажным или перегретым водяным паром, поступающим в первую секцию сушилки 1 через патрубок 12 из парогенератора 6. При обработке осадка паром скорее освобождается связанная в частицах осадка связанная влага, что ускоряет сушку осадка. Уменьшается длина транспортерной ленты 5, которая занята для подогрева осадка. При пропаривании осадка длина ленты в первой секции, в зависимости от параметров пара, составляет от 10% до 20% от всей длины транспортерной ленты 5.
Тепло в первую секцию 2 сушилки 1 осадка поступает от воздухоподогревателя 7 первой секции и с паром через патрубок 12 подачи пара из парогенератора 6. Воздухоподогреватель 7 первой секции греется паром от парогенератора 6 до температуры 140-180 градусов по Цельсию и подогревает сушильный воздух. Сушильный воздух в первой секции 2 с помощью вентилятора 11 первой секции 2 проникает сквозь фильтрующую ленту 5 и нагревает ленту 5 и частицы осадка на ленте 5. Влага частично испаряется из осадка и насыщает водяными парами сушильный воздух, а также капельная влага уносится с поверхности воздухопроницаемой фильтрующей ленты 5. Влажный сушильный воздух из первой секции 2 далее поступает на вход конденсатора 4 первой секции 2. В конденсаторе 4 первой секции 2 сушильный воздух охлаждается до температуры меньше 100 градусов по Цельсию, освобождается от влаги, осушается. Конденсат частично отводится из конденсатора через выход 9 конденсата. Из конденсатора 4 первой секции 2 сушильный воздух снова поступает в воздухоподогреватель 7 первой секции 2, где снова подогревается до рабочей температуры свыше 100 градусов по Цельсию. Тепло на сушку осадка на ленте 5 во вторую секцию 3 сушилки 1 осадка поступает от воздухоподогревателя 7 второй секции. Воздухоподогреватель 7 второй секции сушилки 1 греется теплом от конденсатора 4 первой секции через подающий и обратный водопроводы горячей воды, которая циркулирует по замкнутому контуру с помощью циркуляционного насоса 8. Влажный сушильный воздух осушается в конденсаторе 4, чтобы снова подогреться в воздухоподогревателе 7. Тепло из конденсатора 4 второй секции 3 отводится водопроводами горячей воды к внешнему потребителю 10 тепла, например к циркуляционной системе горячего водоснабжения.
Усовершенствование позволяет снизить время сушки осадка, так как теплопередача от пара к осадку гораздо эффективнее, чем от воздуха к осадку. Осадок скорее подогревается при пропаривании и при поступлении во вторую секцию уже подогрет и сразу начинает отдавать влагу сухому подогретому сушильному воздуху. Сушильный воздух насыщается влагой и при поступлении в блок 13 сушки-подогрева сушильного воздуха первой секции 2 снова осушается в конденсаторе 4 первой секции 2 и направляется вентилятором 11 в блок воздухоподогревателя 7 первой секции 2, где сухой воздух снова подогревается и участвует в тепло- и массообмене первой секции 2 сушилки 1 осадка. За счет пропаривания улучшается обеззараживание осадка, так как осадок или активный ил содержит в основном микроорганизмы, бактерии и их споры, которые в основном погибают при пропаривании. Пар в первой секции 2 сушилки 1 вытесняет основную часть сушильного воздуха во вторую секцию 3 и в основном конденсируется в конденсаторе 4 первой секции. При этом температура и масса конденсата с избытком достаточна для подогрева сушильного воздуха второй секции 3 сушилки 1 осадка. Процесс сушки осадка происходит непрерывно на движущейся бесконечной фильтрующей транспортерной ленте 5, через которую продувают сушильный воздух. Габариты сушилки 1 зависят от времени готовности осадка для сушки. Чем меньше время готовности осадка к сушке, тем компактнее сушилка 1 осадка.