Технології очищення вод та зневоднення осадів. Модулі
Зневоднення осадів комунальних стічних вод
У 1997 р. в м. Харкові на Безлюдівських біологічних очисних спорудах було випробувано центрифугу ОГШ 459У для зневоднення сумішів осадів із застосуванням катіонних флокулянтів. Випробування показали (докладно див. Висновок від 12.97 р.), що центрифуга ОГШ 459У придатна для зневоднення осадів стічних вод м. Харкова, параметри очищення вод та зневоднення осаду наступні:
Об’ємна продуктивність, Qж, м3/год – 8…16.
Вологість суміші осаду в живленні, Wж, % – 95+2.
Вологість зневодненого осаду, Wос, % – ~80.
Витрати флокулянту, кг/т АСВ – 3…8,2.
Вміст завислих речовин у фугаті, Сф, мг/л – не більше 500.
У 1998 р. на міських очисних спорудах м. Горлівка для безреагентного зневоднення осаду первинних відстійників було введено в експлуатацію центрифугу ОГШ-459. Параметри очищення вод та зневоднення осаду при 86 % завантаженні центрифуги наступні (докладно див. Звіт від 02.07.98 р.):
Об’ємна продуктивність, Qж, м3/год – 8…30.
Вологість сирого осаду в живленні, Wж, % – 93…97.
Вологість зневодненого осаду, Wос, % – 70.
Вміст завислих речовин у фугаті, Сф, г/л – 5…7.
Для порівняння, продуктивність при зневодненні осадів комунальних стічних вод м. Горлівка становила для центрифуги ОГШ 501 – max 12 м3/год, центрифуги ОГШ 630 – 35…40 м3/год.
Проектним рішенням на очисних спорудах м. Горлівка для зниження абразивного навантаження на центрифугу було передбачено постановку гідроциклонів перед центрифугою, які забезпечують класифікацію твердого за класом 0,2 мм. Зазначене рішення забезпечувало працездатність шнека центрифуги, який зміцнений карбідом вольфраму на протязі ≥10000 годин (гарант. 5000 годин) експлуатації.
У згущеному продукті гідроциклону виявлено великі інгредієнти: мех. домішки, кісточки вишні та ін. див. фото 1.
Фото 1. Великі частинки у сгущеному продукті гідроциклонів.
Для забезпечення працездатності шнеків центрифуг при зневоднені осадів, що містять значну квлькість абразивних частинок, розроблені центрифуги типу Ecomash SHS 511 (прототип Центрифуга ОГШ 459) та центрифуги типу Ecomash SHS751 з керамічним захистом шнеків та ін. конструктивних елементів. Додатково, за наявності великодисперсних абразивних частинок перед центрифугами встановлювались барабанні сита Ecomash DS або барабанні решітки Ecomash DFS, що класифікують тверде живлення центрифуг за класом 0,5 мм (див. фото 2).
Фото 2. Зовнішній вигляд центрифуг з барабанними ситами.
У січні 2004 р. на каналізаційні очисні споруди м. Кіровограда для зневоднення сирого осаду було впроваджено центрифугу ОГШ 759 Л-02 з керамічним захистом шнека.
Технологічні показники роботи центрифуги ОГШ 759 Л-02 при фактичному завантаженні ∼50 % представлені нижче:
Об’ємна продуктивність, Qж, м3/год – 14…38.
Масова продуктивність, Т, кг/год – 1500.
Вологість зневодненого осаду, Wос, % – 75.
Вміст завислих речовин у фугаті, Сф, г/л – 8…12.
Технічне обслуговування та поточний ремонт виконувався силами організації, що експлуатує (див. Відгук від 14.12.2006 р.).
У 2018 р. у м. Дніпро проходили випробування центрифуги Ecomash SHS 511А-113 при зневодненні сирих осадів, що спрямовуються (за проектом) у метантенк. Попередні технічні характеристики при 65 % завантаженні центрифуги наведені нижче (детальніше див. протокол випробувань):
Об’ємна продуктивність, Qж, м3/год – 30.
Вологість сирого осаду в живленні, Wж, % – 96.
Влажность обезвоженного осадка, Wос, % – 65;
Вміст завислих речовин у фугаті, Сф, мг/л – 25.
Подальша інтенсифікація технологічних режимів зневоднення не проводилися через недостатній абразивний захист перед центрифугою.
На даний час у побуті та в пунктах громадського харчування, харчових та інших виробництвах активно використовується велика кількість ПАР, жирів та водорозчинних органичних речовин (миючі засоби, порошки і інш.), які зрештою потрапляють у комунальні стічні води та в біологічній системі очистки поглинаються надлишковим активним мулом.
При гідроущільненні надлишкового активного мулу (якщо не використовуються інші засоби ущільнення надлишкового активного мулу) відбувається травмування мулу та концентрування забруднюючих органічних речовин, які змінюють властивості сумішей мулів перед апаратами, що зневоднюють: центрифугами, фільтр-пресами, приводячи до зривів процеса мех. зневоднення сумішів мулів.
Для ущільнення без травмування надлишкового активного мулу рекомендуються компактні тонкошарові відстійники-згущувачі з добавкою флокулянтів. Після чого згущений (ущільнений) надлишковий мул змішується з сирим осадом, що пройшов класифікацію твердого по класу 0,5 мм, і далі суміш мулів подається у зневоднюючі апарати.
Якщо у якості зневоднюючого апарату використовуються фільтр-преса, або дегідратори, то обов’язковою умовою задовільного механічного зневоднення суміші мулів є використання флокулянту.
Якщо у якості зневоднюючого апарату використовуються центрифуга, то механічне зневоднення сирого осаду або суміші сирого осаду та ущільненого сфлокульованого надлишкового мулу досить ефективно протікає і без використання флокулянту, що підтверджується результатами експлуатації. При цьому експлуатаційні витрати на механічне зневоднення суміші мулів з використанням центрифуг знижуються на ~ 80 %, у порівнянні с затратами на механічне зневоднення суміші мулів за допомогою фільтр-пресів або дегідратів, не дивлячись на більше енергоспоживання центрифуг.
Для оцінки економії розглянемо експлуатаційні витрати, які необхідні на механічне зневоднення суміші мулів, що виникають при очищенні кожних 100000 м3 комунальних стічних вод. У середньому із 100000 м3 комунальних стічних вод утворюється 500 м3 осадів, у тому числі ≈ 500 м3 / 3 = 167 м3 – сирий осад первинних відстійників із вмістом АСР 5…6 %, тобто ~ 9 т АСР, решта 333 м3 мулів – надлишковий активний мул із вмістом АСР 0,5 %, тобто ~ 1,67 т АСР. Разом (загалом) у 500 м3 мулів міститься 9 т + 1,67 т = 10,67 т АСР. Доля АСР у надмірному активному мулі становить 1,67 т / 10,67 т ≈ 0,1565 (15,7 %), на нього витрачається флокулянт у вторинному відстійнику, решта 9 т АСР (84,3 %) у сирому осаді не вимагають використання флокулянту.
При середній витраті флокулянту 5 кг/1 т АСР зниження використання флокулянту складе 5 кг • 9 т = 45 кг флокулянту при очищенні кожних 100000 м3 комунальних стічних вод. Що за вартості флокулянта 6$/1 кг становить 6$•45 кг = 270$ (270$•35 грн. = 9450 грн.).
Витрати електроенергії при механ. зневодненні суміші мулів, що містять 10,67 т АСР з використанням скажімо центрифуги Ecomash SHS 511 становить орієнтовно (27 кВт•год. • 10,67 т) / (30 • 0,05 т АСР) = 18 (кВт•година / 1 т АСР ) • 10,67 т = 192 кВт·год (за вартістю 1 кВт·год 4 грн. в серпні 2022 р., енерговитрати не перевищать 770 грн.).
Таким чином, економія при механ. зневодненні суміші мулів з використанням центрифуг за рекомендованою технологією складе: ~9450 грн. – 770 грн. = 8680 грн. з 10,67 т АСР мулів, що утворюються після очищення кожних 100 000 м3 комунальних стічних вод, як мінімум, оскільки нерідко витрати флокулянту в технології та закупівельна вартість флокулянту на місцях помітно вищі.
Для оперативного впровадження економічної технології механ. зневоднення мулів комунальних стічних вод необхідне обладнання постачається у вигляді Модуля в укритті.