Расчет сооружений для обезвоживания осадка

В качестве сооружений для обезвоживания осадка могут быть приняты иловые площадки или сооружения для механического обезвоживания осадка сточных вод.

Наиболее целесообразно принимать к расчету цех механического обезвоживания осадка, так как это ведет к значительному уменьшению площадей станции очистки сточных вод. Осадок обезвоженный механическим способом менее влажный, что облегчает дальнейшую работу с ним.

а) Расчет иловых площадок Определяем предварительно площадь иловых площадок, зная что на обезвоживание подаётся суточный объём осадка W¹_mud. Нагрузка на иловые площадки зависит от типа выбранной площадки и климатической зоны строительства станции очистки. Нагрузка на площадки, при выбранном режиме сбраживания, принимается по [4: табл. 64], по карте изолиний [4: черт. 3] принимаем климатический коэффициент К для Приморского края и количество дней T с отрицательными температурами меньше минус 10 °C.

Полезная площадь (га) равна:

(102).

С учетом дополнительных 20% площади на устройство дорог, съездов и обваловки общая площадь составит:

. (103).

При проектировании иловых площадок принимается по [4] число карт не менее четырех. Полезная площадь одной карты от 0,25 до 2 га. Ширина карты В зависит от уклона местности и принимается: 30?100 м при i = 0,004?0,08; 50?100 м при i = 0,01?0,04; 60?100 м при i = 0,01 и менее. Длина карты L принимается: 80?100 м при i = 0,04; 100?250 м при i = 0,01 и менее. Отношение ширины к длине карты принимается 1:2? 1:2,5. Рабочая глубина карт равна 0,7?1,0 м. Высота оградительных валиков на 0,3 м выше рабочего уровня осадка на площадке; ширина валиков поверху не менее 0,7 м.

Площадь одной иловой карты (га) равна:

(104).

тогда количество карт.

. (105).

Площадь иловых площадок следует проверять на намораживание [4]. Для наморажевания осадка допускается использовать 80% полезной площади иловых площадок, остальные 20% полезной площади используются во время весеннего таяния намороженного осадка. Под намораживание отводится площадь (м²):

. (106).

Проверяем иловые площадки на намораживание (м) при условии, что зимой выгрузка осадка не производится, по формуле.

(107).

где К₁ — коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации и испарения, К₁ = 0,75.

Величина слоя намораживания должна быть не больше 0,5? 1 м.

Объем (м³) подсушенного на площадках осадка за год при влажности Р_с = 80% равен:

. (108).

Расход иловой воды (м³/сут) при наличии дренажа, ориентировочно принимается 30% от объема осадка, подаваемого на обезвоживание, и составит:

(109).

Иловая вода содержит значительное количество загрязнений [4]: по взвешенным веществам — 1000?2000мг/л; по БПК_полн — 1000?2000мг/л (большие значения — для площадок-уплотнителей, меньшие — для других типов площадок). Такая вода должна направляться в голову сооружений на очистку.

б) Расчёт аварийных иловых площадок При проектировании цеха механического обезвоживания осадка, согласно [4: п. 6.386] необходимо предусматривать аварийные иловые площадки на 20% годового количества осадка. Необходимая полезная площадь аварийных иловых площадок (м²) равна:

. (110).

Дальнейшие расчёты аварийных иловых площадок выполняются по формулам 103 — 109.

в) Расчет цеха механического обезвоживания Осадки, сброженные в метантенках или стабилизированные в аэробных минерализаторах, имеют высокое удельное сопротивление, они плохо обезвоживаются. Для повышения эффективности работы сооружений механического обезвоживания осадков, последние должны быть предварительно подготовлены к обезвоживанию. Схема подготовки осадка к вакуум-фильтрации сложна и заключается, а промывке осадка технической водой, уплотнении его в осадкоуплотнителях и коагуляции рис. 4.

Промывка осадка Промывку осадков производят очищенной (технической) водой. Количество промывной воды следует принимать для смеси сырого осадка и уплотненного активного ила, сброженных в мезофильных условиях, 2?3м³/м³ смеси, в термофильных условиях — 3?4 м³/м³ [4: п. 6.369]. Продолжительность промывки t_пром = 15?20 мин. Число резервуаров для промывки не менее двух.

Рис. 4. Схема обезвоживания сброженных осадков на вакуум-фильтрах: 1 — метантанк; 2 — резервуар сброженного осадка; 3 — насос; 4 — резервуар промывки осадка; 5 — промывная вода; 6 — сжатый воздух; 7 — осадкоуплотнитель; 8 — резервуар уплотненного осадка; 9 — подача хлорного железа; 10 — подача раствора извести; 11 — смеситель осадка с реагентами; 12 — вакуум-фильтр; 13 — транспортер; 14 — кек.

Перемешивание осадка с водой рекомендуется производить воздухом из расчета 0,5 м³/м³ смеси промываемого осадка и воды.

Принимаем кратность промывки 1:3, тогда объем промывной воды будет равен м³/cyт. Перемешивание происходит в резервуарах (смесителях), объем которых зависит от расхода осадка, выгружаемого из метантенков. В метантенк осадки подаются насосами непрерывно, тогда расход осадка в л/с равен.

. (111).

Объем смесителя (м³) равен.

(112).

где 1 — часть осадка подаваемого на промывку; 3 — часть воды подаваемая для промывки осадка.

Площадь одного смесителя (м²) равна.

(113).

где n — количество смесителей; h — глубина смесителя, м.

Определив площадь, вычисляют размеры смесителя в плане.

Расход воздуха для перемешивания смеси (м³/ч) равен.

(114).

где 1 — часть осадка подаваемого на промывку; 3 — часть воды подаваемая для промывки осадка; 0,5 — количество воздуха подаваемого для перемешивания смеси промываемого осадка и воды, м³/м³.

Воздух подается в смесители вертикальными трубами d = 25 мм, устанавливаемыми на 0,7 м друг от друга по одной стороне смесителя. Трубы заглубляются под воду, не доходя до дна на 0,2 м.

Расчет осадкоуплотнителей.

Для уплотнения смеси промытого осадка и воды следует предусматривать уплотнители, рассчитанные на t_уп = 12?18 ч пребывания смеси при мезофильном сбраживании, и на t_уп = 20?24 ч — при термофильном режиме. Число илоуплотнителей не менее двух. Влажность, уплотненного осадка P_уп=94?96%, удаление осадка производят плунжерными насосами. Объем уплотнителей (м³) равен:

(115).

Уплотнители принимают по [5] типовым проектам вертикальных или радиальных отстойников.

Определяем объем уплотненного осадка (м³) по формуле.

. (116).

Иловая вода после уплотнителей удаляется в голову сооружений.

Объём сливной воды (м³) из осадкоуплотнителей равен.

. (117).

Расчет реагентного хозяйства В качестве реагентов при коагулировании осадков городских сточных вод следует применять хлорное железо или сернокислое окисное железо и известь в виде 10% растворов [4: п. 6.373]. Добавку извести производят после введения хлорного или сернокислого окисного железа. Для сброженной промытой смеси осадка первичных отстойников и избыточного активного ила дозу реагентов при вакуум-фильтрации надлежит принимать: FeCl₃ — 3?4% к массе сухого вещества осадка; СаО — 8?10%. При мезофильном режиме сбраживания принимают меньшие дозы, при термофильном — большие.

Масса сухого вещества осадка (т/сут) равна:

G = O_сух + И_сух. (118).

Суточная потребность в хлорном железе (т/сут) составит.

. (119).

Обычно предусматривают мокрое хранение FeCl₃ в виде 30% раствора объемной массой 1,3 т/м³. Резервуары для хранения раствора рассчитываются на 15 суточный запас реагента. Устраивают не менее двух резервуаров. Объем резервуара (м³) равен.

(120).

где 15 — время на которое рассчитывается запас реагентов, сут; n — количество резервуаров для хранения реагентов; 30 — процентное содержание FeCl₃ в растворе при мокром хранении; 1,3 — объёмная масса раствора реагента при мокром хранении, т/м³.

В здании вакуум-фильтров устанавливаются растворные баки раствора хлорного железа на суточный запас. Количество баков принимают не менее двух, с концентрацией раствора 10% и объемной массой 1,1 т/м³. Объем расходных баков (м³) равен.

(121).

где 10 — процентное содержание FeCl₃ в растворных баках; 1,1 — объёмная масса раствора реагента в растворных баках, т/м³.

При доставке на станцию очистки товарного FeCl₃ в бочках массой 120 кг и содержании чистого продукта 60% необходимое количество бочек (шт) равно.

(122).

где 15 — время на которое рассчитывается склад для хранения FeCl3, сут; 120 — вес бочек с FeCl3, кг; 60 — содержание чистого продукта, %.

Известь доставляется на станцию очистки в виде пушонки в мешках массой 50 кг. Потребное количество извести (т) равно.

(123).

где 0,12 — доза извести (12% по сухому веществу осадка); 0,5 — содержание активной извести в техническом продукте (50%); 15 — время на которое рассчитывается склад для хранения СаО, сут.

Объем растворного бака извести (м³) равен.

(124).

где 1,08 — объемная масса 10% раствора извести, т/м³; n — количество растворных баков; 0,1 — содержание активной извести в растворе.

Расчет вакуум-фильтров.

Для обезвоживания осадков городских сточных вод чаще всего применяются барабанные вакуум-фильтры типа БОУ и вакуум-фильтры со сходящим полотном типа БсхОУ. Рабочая площадь вакуум-фильтров определяется по формуле.

(125).

где Р_уп — влажность осадка, подаваемого на обезвоживание, %; q — производительность вакуум-фильтра по сухому веществу [4: табл. 32], кг/(м²ч); Т — время работы вакуум-фильтров в сутки, Т=16 ч.

Количество вакуум-фильтров принимаем по [5: табл.37.3] Влажность кека Р_К после обезвоживания принимается по [4].

Объем кека (м³/сут) будет равен.

. (126).

Расход фильтрата после обезвоживания (м³/сут) равен.

. (127).

Фильтрат направляют в бытовую канализацию на площадке станции очистки или в резервуары промывки осадка перед осадкоуплотнителями, так как содержащиеся в нем непрореагировавшие коагулянты способствуют снижению концентрации взвеси в иловой воде осадкоуплотнителей промытого осадка [5].

Расчет сооружений для термической сушки осадка.

Термическая сушка осадка позволяет снизить его влажность до = 30?40%, значительно уменьшить объем и полностью произвести его обеззараживание. Осадок после термической сушки практически не изменяет свои удобрительные свойства и может быть использован для нужд сельского хозяйства. Для термической сушки осадка городских сточных вод используются сушилки: барабанные, с кипящим слоем, со встречными струями и т. п. При производительности станции более 30 000 м³/сут следует применять сушилки со встречными струями (СВС) пропускной способностью по сухому веществу 1250−1900 кг/ч. При равномерной подаче осадка на сушилку в течение суток ее пропускная способность (т/ч) составит:

(128).

где Т — время работы сушилки, равное времени работы вакуум-фильтров, ч.

Масса сухого осадка (т/сут) при влажности равна.

. (129).

Расчет площадок для хранения кека В качестве резерва к отделению сушки осадка предусматриваются площадки для хранения кека. Время хранения кека [4] t _к = 3?4 месяца. Высота слоя кека 1,5?3 м.

Площадь площадок для хранения кека (м²) равна.

(130).

Принимаем не менее двух площадок.