автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Технология глубокой подсушки осадков сточных вод на иловых площадках

Введение

ГЛАВА I Подсушка осадков сточных вод на иловых площадках

1.1. Иловые площадки подсушки осадков сточных вод

1.2. Технология подсушки осадков сточных вод на иловых площадках

1.3. Основные направления интенсификации работы иловых площадок

Выводы по главе I

ГЛАВА II Исследование процесса подсушки осадков сточных вод на иловых площадках

2.1. Разработка опытной иловой площадки и методика проведения опытов

2.2. Изучение обработки осадков на иловых площадках при тонкослойном напуске

2.3. Изучение подсушки осадков на иловых площадках при последовательном напуске

Выводы по главе II

ГЛАВА III Производственное испытание глубокой подсушки осадков сточных вод на иловых площадках

3.1. Конструкция опытных иловых площадок

3.2. Результаты производственных опытов по глубокой подсушке осадков на иловых площадках

3.3. Стабилизация осадков сточных вод на иловых площадках

3.4. Обсуждение результатов исследований глубокой подсушки осадков на иловых площадках

3.5. Разработка отвала для разрыхления осадков на иловых площадках

Выводы по главе III

ГЛАВА IV Разработка методики расчета глубокой подсушки осадков на иловых площадках

4.1. Теоетический анализ процесса подсушки осадков' сточных вод на иловых площадках

4.2. Разработка модели процесса глубокой подсушки осадков сочных вод на иловых площадках

4.3. Методика расчета глубокой подсушки осадков сточных вод

4.4. Разработка рекомендаций по глубокой подсушке осадков сточных вод

4.5. Технико- экономическая оценка глубокой подсушки осадков сточных вод на иловых площадках

Выводы по главе IV

Очистка сточных вод сопровождается образованием осадков, в которых концентрируются, все загрязнения и они представляют большую экологическую опасность. Возврат осадков сточных вод в естественный круговорот органических веществ внесением их в почву в качестве удобрений является одним из основных путей предотвращения загрязнения ими окружающей среды.

Проблемы обработки осадков сточных вод во все времена представляли сложную и важную задачу обеспечения высокой степени защиты окружающей природной среды.

Разработке различных направлений технологии обработки осадков были посвящены труды отечественных исследователей и целых научных организаций [1,2].

Осадки сточных вод, используемые в качестве удобрений должны быть безопасными в санитарном отношении, обладать высокой удобрительной ценностью, легко транспортабельными и вносимыми в почву.

Быстрая загниваемость, большая влажность и санитарная опасность осадков сточных вод предопределяет сложную их обработку перед внесением в почву. Технологии подготовки осадков сточных вод к использованию в качестве удобрений разнообразны, многоступенчаты, материало- и энергоемки, требуют высококвалифицированного обслуживания. Следовательно, совершенствование, упрощение и интенсификация технологических процессов подготовки осадков сточных вод к использованию в качестве удобрения имеют большое значение.

Наиболее приемлемой технологией переработки осадков сточных вод в удобрение является их биотермическая обработка. Она протекает в результате жизнедеятельности аэробных микроорганизмов, разлагающих органическое вещество осадков и сопровождается интенсивным тепловыделением. Последнее приводит к сушке и при аккумуляции, выделившегося тепла к обеззараживанию обрабатываемого осадка. При этом органическое вещество осадка претерпевает глубокое превращение с образованием гумуса. Наличие гумуса в почве является основным условием ее плодородия.

Обычно биотермическая обработка наиболее эффективно протекает при влажности 45 - 60%, в пределах которой, обеспечивается достаточная их пористость и аэробность процесса. Для обеспечения указанной влажности к осадкам добавляют 2-3 объема влагопоглащающих наполнителей. Применение наполнителей необходимо при механическом обезвоживании осадков, хотя оно осложняет и удорожает процесс. В случае подсушки осадков на иловых площадках, которые являются наиболее распространенными и во многих' случаях единственными сооружениями обработки осадков, применение наполнителей становиться еще более сложным. Осадки сточных вод представляют собой сложную коллоидно-дисперсную систему, и их сушка протекает продолжительное время. Следовательно, разработка и изучение пути снижения влажности осадков на иловых площадках до величин, обеспечивающих биотермическую обработку без применения наполнителей имеет важное практическое значение.

Основной целью работы является разработка технологии глубокой подсушки осадков сточных вод на иловых площадках, обеспечивающих его сыпучесть.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• изучен процесс подсушки осадков на иловых площадках и определены пути ее интенсификации;

• проведены пилотные исследования процессов подсушки осадков сточных вод на иловых площадках при тонкослойном и последовательном напуске осадков;

• исследованы процессы глубокой подсушки осадков сточных вод в производственных условиях;

• определены основные факторы, влияющие на эффективность процессов глубокой подсушки осадков сточных вод;

• обобщены результаты исследований и получены зависимости, описывающие процесс глубокой подсушки осадков на иловых площадках;

• разработаны рекомендации по глубокой подсушке осадков сточных вод на иловых площадках применительно к условиям Центральной Азии;

• произведена оценка экономической эффективности глубокой подсушки с разрыхлением осадка на иловых площадках.

Научная новизна. Основными элементами новизны, выносимыми на защиту, являются:

• результаты пилотных и производственных исследований по глубокой подсушке осадков сточных вод;

• технология глубокой подсушки осадков сточных вод на иловых площадках;

• оптимальные технологические параметры глубокой подсушки осадков сточных вод на иловых площадках;

• формализованные модели процесса глубокой подсушки осадка на иловых площадках;

• рекомендации по глубокой подсушке осадков сточных вод на иловых площадках.

Практическая ценность работы и реализация ее результатов:

• разработка технологии глубокой подсушки осадков сточных вод до влажности 45 - 60 % на иловых площадках при одновременном повышении производительности последних в 1,5 - 2,0 раза;

• разработка рекомендаций по глубокой подсушке осадков сточных вод на иловых площадках, способствующая практическому применению разработанной технологии;

• вывод зависимостей, описывающий процесс глубокой подсушки коллоидных осадков сточных вод на иловых площадках;

• разработанная технология применяется на правобережных очистных сооружениях г.г. Душанбе, Худжанда Республики Таджикистан и г. Буки Республики Узбекистан и могут применяться на других очистных сооружениях населенных мест Центральной Азии.

Широкому распространению иловых площадок способствовало их конструктивная и технологическая простота, высокая надежность при соблюдении режима эксплуатации и простота в обслуживании.

В совершенствовании конструкций иловых площадок и интенсификаций их работы многочисленные исследования проведены в Государственном научном центре ВОДГЕО Двинским Е.В., Новосибирским инженерно-строительным институтом Благоразумовой А.И., Украинским институтом повышения квалификации работников коммунального хозяйства Гайдаром А.И. и др. Однако все эти работы были посвящены повышению производительности конструктивными и технологическими приемами при подсушки осадков до традиционной влажности 75 - 85 %.

Автор, пользуясь случаем, выражает глубокую благодарность научному руководителю - д.т.н., проф. Саидаминову И.А. за ценные советы при выполнении данной работы, признательность коллективу кафедры Водоснабжение и водоотведение Таджикского технического университета, коллективу кафедры Технологии и оборудования пищевых производств Технологического университета Таджикистана и Правобережных очистных сооружений г. Душанбе за оказанную практическую помощь при проведении исследований и выполнении анализов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.Пилотные исследования на опытных иловых площадках с дренажом на смеси первичного осадка и уплотненного ила показали, что влажность осадка при тонкослойном напуске толщиной 0,3 м снижается до 64 %, а при последовательном многократном напуске суммарной толщиной 2,6м с перемешиванием снижается до 60 %. Содержание органических веществ осадка при тонкослойной подсушке снижается до 58 %, а при последовательном с разрыхлением до 40 %. Производительность иловых площадок составляет 120-136 кг/м год, что в полтора раза больше чем производительность существующих иловых площадок.

2.Исследования на иловых площадках очистных сооружений г. Душанбе показали, что в процессе подсушки на поверхности осадка образуется слой корки толщиной до 10 см, под которой постоянно сохраняется высокая влажность до 82 %. Это предопределяет проведение операции разрыхления.

3 .Производственные испытания показали, что разрыхление корки и перемешивание с нижележащими слоями осадка значительно ускоряет дальнейшую подсушку. В летне-осенный период года 2-3 разовое перемешивание осадка один раз в месяц способствует снижению влажности до 50 % с одновременным распадом органических веществ до 47 %.

4. Анализ результатов пилотных и производственных исследований показывает, что интенсивность подсушки осадков зависит от исходной влажности, толщины подсушиваемого осадка и температуры воздуха, а скорость распада органических веществ от температуры воздуха. При снижении исходной влажности подсушиваемого осадка с 96 до 80 % интенсивность подсушки снижается с 6,2 до 0,075 кг/м" сут. При повышении температуры наружного воздуха до 30° С за период опыта интенсивность испарения увеличилась в 6,0 раз и скорость распада органических веществ осадка в 11 раз.

5.Получены функциональные зависимости для определения интенсивности подсушки и скорости распада органических веществ осадков на иловых площадках, позволяющие оценить качество глубоко подсушенного осадка и произвести расчет их полезной площади.

97 б.Разработаны рекомендации по технологии глубокой подсушки осадков сточных вод на иловых площадках, которая достигается разрыхлением и перемешиванием слоя осадка .Наибольшая эффективность достигается при толщине слоя осадка до 0,5 м и влажности 80 %.

7.Экономический эффект от внедрения технологии глубокой подсушки осадка на очистных сооружениях г. Душанбе составил 84285,6 сомони(28095,2 у.е.) в год.

1. Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод. -М.:Ассоциация строительных вузов, 2002.-703с.2. 100 лет канализации Москвы.//Под редакции С.В.Храменкова и др. -М. .Прима-Пресс, 1988.-504с.

2. Авторское свидетельство СССР № 963961, С 02 Р11/10. Иловая площадка. Гогелия Г.Г. 1982, бюл. № 37.

3. Авторское свидетельство СССР № 789438, С 02 Р11/00. Иловая площадка Благоразумова А.И. 1980, бюл.№ 47.

4. Благоразумова А.И. Опыт эксплуатации иловых площадок с вертикальным дренажем: Водоснабжения и санитарная техника, 1989, № 1, с.26.

5. Авторское свидетельство СССР № 1204584, С 02 Р11/12. Иловая площадка. Гайдар А.И. 1986, бюл.№ 2.

6. Авторское свидетельство СССР № 1206233, С 02 Р11/00. Дренажная система иловых площадок. Слипченко В.А. 1986, бюл. № 3.

7. Авторское свидетельство СССР № 966040, С 02 Р11\12. Иловая площадка. Слипченко В.А., Гайдар А.И. 1982, бюл. № 47.

8. Авторское свидетельство СССР № 947090 С02 Б 11\12 . Установка для обезвоживания осадка бытовых и промышленных сточных вод. Болодских Н.С. 1982, бюл. № 28.

9. Авторское свидетельство СССР № 700458, С02 Г 11\00. Иловая площадка. Абаев А.Н. 1980, бюл, № 44.

10. Авторское свидетельство СССР № 1305135, С 02 Б 11\12. Иловая площадка. Гайдар А.И. 1987, бюл. № 15.

11. Авторское свидетельство СССР № 1472456, С 02 Б 11\12. Алексеев М.И., Савнин А.А., Григорьев С.Э. 1989, бюл. №14

12. Шифрин С.М. Иловые площадки с механизированным удалением осадков. Собник научных трудов ЛИСИ. вып. 38, 1961.

13. М.Иванов Г.В. Новый тип иловых площадок с механизированным управлением подсушенного осадка. Доклады XX научно-технической конференции ЛИСИ, 1962.

14. Севостьянов Я.И. Усовершенствования дренажной системы на иловых площадках. Водоснабжение, канализация, гидротехнические сооружения. Респуб. Межведом, научно. техн. сб. - Киев: 1977, с. 1921.

15. Повышение эффективности работ в тресте Ташводоканал. Информационный листок Уз НИИНТИ сер. Коммунальное хозяйство, 1977.

16. Авторское свидетельство СССР N 952771, С02 F11U2 Слипченко В.А.; Гайдар А.И. 1982, бюл; 31.

17. Харриссон Дж.Е. Иловые площадки. Обработка и удаление осадков сточных вод. Пер. с англ., том 1, Москва: Стройиздат, 1985.

18. Максимовский Н.С. Очистка сточных вод, М.: Изд. МКП РСФСР, 1961

19. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. М. Стройиздат, 1986, с. 147- 153.

20. Swanwick J.D., Baskerville R.C. Sludge dewatering on drying beds. "J. And Proc. Inst. Sewage Purifie", 1996, № 2, p. 153 167.

21. Sludge dewatezing on drying beds. "Water Pollut. Control," 1967, vol. 66 № 3, p. 297 299.

22. Френдети Л.К. Повышение эффективности работ в тресте Ташводоканал. Информационный листок УзНИИНТИ. Сер. Коммунальное хозяйство, 1970.

23. Двинских Е.В., Туровский И.С., Есин A.M., Эпоян С.М. Иловые площадки: Обзорная информация. -М.: ВНИПИЭИ леспром, 1991.

24. Мирзоян Е.В., Коган Ю.А.-Л., Швецов В.Н., Парно В.А. Обработка органических осадков сточных вод. «Очистка природных и сточных вод». Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического просвещения. 1989.

25. Саидаминов И.А. Исследование аэробной стабилизации осадков сточных вод города Душанбе. Материалы семинара «Обработка и утилизация осадков сточных вод». Дом научно технической пропаганды им. Дзержинского, - М.: 1978.

26. Литвинов В.Г. Исследование работы иловых площадок. Сб. науч. тр. ЦНИИЭП инженерного оборудования, 1979, № 1, с.63 70.

27. Beardsley J.A. Sludge drying beds are practical. "Water and Sewage Works", 1976, vol. 123, № 8, p. 42 44.

28. Пат. Великобритании. № 1018859 МКИ C1C. Способ обезвоживания осадков бытовых и промышленных сточных вод. The Dow Chemical Company, 1966.

29. ЕПВ пат. № 00174735 C02F 11/12. Жесткие фильтрующие плиты для обезвоживания осадка, Roberts R.L., 1985.

30. Пат. США № 1481114 МКИ 210 702 . Система обезвоживания осадка International Sludge reduction Company. Ruse M.M., - 1984.

31. Литвинов В.Г. Интенсификация работы иловых площадок "Обработка и утилизация осадков сточных вод". М.: 1978, с.87-90.

32. Lederman I.A., William К. Innovative sludge drying.Banks.Publik works, 1990, № 10, 112, 134.

33. Максимовский Н.С. Очистка сточных вод. МКХ. РСФСР, 1961.

34. Авторское свидетельство SU №16066470 Al, С02 Fl 1/12. Иловая площадка. Ю.И. Волик, В.И. Полторацкий, Ю.Г. Морченко, 1990, бюл. №42.

35. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод.-М.:Стройиздат,-1975.

36. Методика технологического контроля работы очистных сооружений городской канализации. М.: Стройиздат, 1977.

37. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод.-М.:Химия,-1971.

38. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ производственных сточных вод.-М.:Химия,-1974.

39. Jennett J. Charles, Santry Israel W. Characteristics of slag drying." I. Sanit. Eng. Div. Proc. Amer. Soc. Civ. Eng.", 1969,95, № 5.849-863.

40. Литвинов В.Г. Исследование работы иловых площадок" Сб. науч. тр. Центр .НИПЭИИО", 1979, №1, 63-70.

41. Bohm Rudoif. Untersuchungen zun Entwasserschlamme ouf schlammtrockeup latren."Wasserwirtschaft wassertechnik', 1974,24, № 8.280-284.

42. Хакимов Г.К. Изучение подсушки ОСВ на ИП при последовательном напуске. //Республиканская научная конференция «Вклад молодых ученых в развитии науки», посвященный 1100 -летию государства Саманидов//. Душанбе , 1999, с. 59-65.

43. Саидаминов И.А., Хакимов Г.К. Технология подсушки ОСВ на ИП. //Материалы научно-практической конференции профессорско-преподовательского состава Технологического университета Таджикистана. Душанбе, 1999, с. 28-31.

44. Саидаминов И.А., Хакимов Г.К. Основные направления интенсификации работы ИП. //Материалы научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава Технологического университета Таджикистана. -Душанбе, 1999, с. 32-36.

45. Авторское свидетельство США 5385673 С02 Fl 1/14 Способ обработки органических осадков, 1995.

46. Авторское свидетельство Германия DE №195154886 С02 Fl 1/14 Способ фильтрования и обезвоживания ОСВ. 1997, Бюл. №11.

47. Будыкина Т.А., Яковлев C.B., Ханин Л.Б. Электроосмотическая установка для обезвоживания осадков сточных вод. //Водоснабжение и сантехника, Москва, 2001, №8, с. 16-17.

48. Пилотная установка для переработки отходов в шлаковом расплаве //А.Б. Усачев, В. А. Роменец, A.B. Баласанов и др. // Экология и промышленность России. 1999, №6.

49. Патент РФ № 2059582 Cl С 04 В14/12 Сырьевая смесь для изготовления керамзита /Л.И. Соколов //Открытия. Изобретения. 1996, №6.

50. Наместников В.В., Кривенко И.В., Межерицкий С.Э. Перспективная технология утилизации осадков городских сточных вод. // Водоснабжение и сантехника. Москва, 2001, №8, с.12-13

51. Гумин С.Г.,. Морозов C.B., Медведев Г.П. Расчетно-тепловая обработка осадков сточных вод. // Водоснабжение и сантехника. Москва, №4, 2001, с.21-23

52. Белки. Физика-химия белковых веществ / Перевод с англ. В 2-х томах. -М.: Иностранная литература, 1956, т. II

53. Медведев Г.П. Канализация городов. ФРГ. Л.: Стройиздат, 1982.

54. Туровский И.С., Чертес К.А. Технология компостирования осадков сточных вод. М.: ВНИИЭИ Лес.пром, 1991.

55. Гулин С.Г., Медведев Ч.П., Адам Ф.А., Феллер А. Обезвоживание осадков промывных вод водопроводных станций. // Водоснабжение и сантехника.- М.: 2001, №4,с.11-12.

56. Любарский В.М. Осадки природных вод и методы их обработки. М.: Стройиздат, 1980.

57. Совместная обработка сточных вод и осадков, образующихся на водопроводных станциях. // С.В.Яковлев, П.А.Ганин, А.С.Матросов, Б.Н.Кальчугин. -М.: Стройиздат,- 1990.

58. Саидаминов И.А, Саидаминов Ф.И. Обеззараживание ОСВ при их подсушке на иловых площадках. //Водоснабжение и сантехника. М.: №4, 2001, с. 18-21.

59. Технология обеззараживания ОСВ ускоренными электронами. // Э.П.Петряев, В.С.Ветров, Г.И.Василевский и др./ Базовые принципы создания метода практической реализации систем экологической безопасности. Л.: 1980.

60. Высоцкая H.A., Рекашева А.Ф., Шевчук А.Ф. Радиационная обработка осадков сточных вод. Киев: Техника, 1980.

61. Броцкая Б.Х. Некоторые явления в жидкостях под воздействием импульсных разрядов. // Электронная обработка материалов. 1972, № 2.

62. Саидаминов И.А., Усманов К.И. Обработка осадков сточных вод на иловых площадках. //Водоснабжение и сантехника, 1991.№ 9.

63. Перменов С.М.,. Шкурихин И.Б, Котельников Ю.В., Куфтов А.Р. Сушка осадков городских сточных вод.// Водоснабжение и сантехника. 1993, №7, с. 6-7.

64. Аграноник Р.Я. Проблемы обработки осадков городских сточных вод. //Водоснабжение и сантехника. 1992, № 1.

65. Яковлев C.B., Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. //Водоснабжение и сантехника. 1992, №7.

66. Дрозды Г.Я., Бранчук В.И. О возможности переработки осадков сточных вод в строительные материалы //Водоснабжение и сантехника. 1992, №4.

67. Агрононик Р.Я. Технология обработки ОСВ с применением центрифуг и ленточных фильтр-прессов.- М.:Стройиздат, 1985.

68. Двинских Е.В., Есин A.M., Эпоян С.М. Новое в технологии сушки осадка на иловых площадках.//Водоснабжение и сантехника. 1992, №7.

69. Авторское свидетельство SU 1511224 Al C02F11/02 Иловая площадка /Р.А.Галич, Ю.Т.Марченко, Ю.М.Мишенгиссер и др.// Открытия. Изобритения.- 1992.- Бюл. №36.

70. Quon Limmie Е., Tamblyn Tomas A. Intensity of radiation and rate of sludge drying."I.Sanit. Engng. Div. Proc. Amer. Soc. Civil .Engrs.", 1965, 91, № 2, Part 1,17,31.

71. Харт C.A., Наюхол Дж.Н. Переработка отходов животноводства. Утилизация твердых отходов. Сокр. пер .с англ.-М.: Стройиздат.1982,т.2.

72. Hakimov G.K., Saidaminov I.A. Stabilization of sediments for precipitation (SP) on silt ture (ST).// Международная научно- практическая конференция, посвященная к 10-летию Технологического университета Таджикистана. Душанбе: 2000, с. 146-148.

73. Хакимов Т.К., Саидаминов И.А. Производство удобрений из ОСВ. //Международная научно- практическая конференция "Водные ресурсы Центральной Азии и их рациональное использование". Душанбе : 2001, с. 166-168.

74. Хакимов Г.К. Теоретический анализ подсушки ОСВ на ИП. // Республиканская научно- практическая конференция молодых ученых и специалистов по проблеме "Охрана и рациональное использовние природных ресурсов Таджикистана". -Душанбе : 2001.

75. Пугачев Е.А. Методы и средства защиты окружающей природной среды в легкой промышленности.-М.:Легкпромиздат, 1988.-240с.

76. Попов Г.Ф. Тепличное хозяйство.-М.:Росселхозиздат, 1986.

77. Евилевич А.З.,Евилевич М.А.Утилизация осадков сточных вод.-Л.:Стройиздат, 1988.87.3наменский Г.М. Технологическое оборудование сахарных заводов. -М.: > Пищевая промышленность, 1951, 420с.

78. Братенков В.М., Хванов П.А., Л.Я. Веснер Л.Я. Теплоснабжение малых населенных пунктов.- М.: Стройиздат, 1988.- 188 с.

79. Перегудов В.В., Роговой М.И. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей. М.: 1983.

80. Жуков Д.В. Основы теории и техники сушки теплоизоляционных изделий. -М.: 1974.

81. Марьямов Н.Б. Тепловая обработка изделий на заводах сборного железобетона. -М.: 1974.

82. СНиП. IV 15-84. Приложение. Прейскуранты на строительство зданий и сооружений общесоюзного применения. Прейскурант на строительство зданий и сооружений водоснабжения и канализации. Вып. №6. М.:Стройиздат, 1988. с.656.106

83. Саидаминов И.А. Безотходные технологии переработки и использованш жидких и твердых отходов. // Тезисы докладов научно-практической конференции ТТУ. -Душанбе: Ирфон, 1987. с. 26.