автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Усовершенствование методов кондиционирования и обезвоживания осадков городских сточных вод

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ УКРАЇНСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ВОДНОГО ГОСПОДАРСТВА

ВДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ КОНДИЦІОНУВАННЯ ТА ЗНЕВОДНЕННЯ ОСАДІВ МІСЬКИХ СТІЧНИХ ВОД

Спеціальність: 05.23.04 - водопостачання, каналізація

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

і

0.1

На правах рукопису

Вербовськкй Орест Володимирович

Рівне -1996

Дисертація є рукописом.

Робота виконана на кафедрі гідравлік^ та сантехніки Державного університету "Львівська політехніка".

Наукові керівники: доктор технічних наук, професор Молчанов Анатолій Дмитрович доктор технічних наук, професор Шнерх Сергій Станіславович

Офіційні опоненти: доктор технічних наук,

старший науковий співробітник Рода Ігор Григорович кандидат технічних наук старший науковий співробітник Шевченко Леонід Якович '

Провідна організація: ДПІ "Укрводоканалпроект" (м. Київ) .

Захист відбудеться "^£_" 1996 р. о ^ годині ні

/ .

засіданні спеціалізованої вченої ради К^17. 01. 01 при Українськ: державній академії водного господарства за адресою:

266000, м.Рівне, вул. Соборна, 11

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Української державної академії водного господарства.

Автореферат розісланий "^

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат технічних наук .

1996 року.

Сівак В. М.

КТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. Осади, які виділяються при очищенні стічних-од, нагромаджуються на території очисних споруд. Осади обробляться згідно з вимогами сучасної технології: ущільнюються, стабі-ізуються, зневоднюються, знезаражуються і використовуються як обрива або вивозяться у звалища.

Зневоднення - основна стадія обробки осадів, яка забезпечує меншення їх об'єму. Близько 90Z осадів на очисних спорудах кана-ізації підсушуються на мулових майданчиках, які потребують знач-их площ і застосування ручної праці. Відсутність вільних земель имагає застосування методів механічного зневоднення.

Зневоднення є найбільш енергомістким процесом, що залежить ід форми зв"язку води в осаді. Тому ведуться пошуки шляхів змен-

ення енергомісткості процесу зневоднення. Питаннями зневоднення

і

садів природних і стічних вод займались ряд вчених і дослідни-:ів, зокрема, Яковлєв С.В., Туровський І.С., Євилевич А.З., Аграрник Р.Я., Шевченко Л.Я., Ягодовська О.М. та інші.

Осади очисних споруд після аеробної чи анаеробної стабілізаді вологістю 93-97% важко віддають воду внаслідок її утримання юлоїдними частинками. Тому існують різні способи підготовки кондиціонування) осадів перед зневодненням: теплова обробка, рі-иннофазне окислення, обробка коагулянтами, флокулянтами тощо, [ісля такої попередньої обробки осад віддає вологу на апаратах іневоднення. Основними етапами такого процесу є осадження твердих :астинок суспензії на фільтрувальній перетинці з утворенням шару саду певної товщини та його ущільнення (якщо осад стискується) з іідтисканням рідини, яка знаходиться в порах між твердими частинами.

Робота виконана у відповідності до пріорітетного напряму на-ково-дослідних робіт в Україні "Охорона навколишнього природного

сереровища", затвердженого постановою Верховної Ради України ві? 16 жовтня 1992 року N 2705-ХІ.

МЕТА РОБОТИ. Вивчення кінетики зневоднення та фільтраційно-компресійних характеристик осадів з розробкою методики розрахунку устаткування та рекомендацій щодо впровадження, вибір раціональних методів і реагентів для кондиціонування та зневоднення осадіі стічних вод.

Для досягнення поставленої мети необхідно було виконати такі дослідження:

- визначити можливість та доцільність використання реагент-них та бєзреагантних методів попередньої обробки осадів міських стічних вод та їх вплив на подальше зневоднення; '

- визначити мінімальні дози реагентів та доцільність їх одержання з інших країн за мінімальну вартість або налагодження випуску власних;

- визначити кількісні закономірності впливу тиску на фільтраційно-компресійні характеристики стискуваних . осадів стічних вод;

- визначити константи фільтрування для розрахунку устаткування;

- одержати кількісні критеріальні рівняння кінетики кондиці-

онування та зневоднення осадів з використанням методу розмірностей та узагальненням експериментальних результатів для розрахунку устаткування; ■

- розробити рекомендації на впровадження технології кондиціонування та зневоднення осадів з урахуванням результатів даної роботи та світової практики з мінімальними затратами.

МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ. В роботі використано методи фізичного експерименту та теоретичне дослідження з врахуванням фізико-хімічних за-

шомірностей. Хімічні аналізи виконувались за стандартними мето-иками. Достовірність отриманих теоретичних та експериментальних езультатів забезпечується використанням загальноприйнятих зако-омірностей, які описують рух рідини в пористому середовищі, та згодженням з результатами робіт інших авторів. Розрахунки вико-ано на персональному комп'ютері типу ІЕМ 286 мовою ВА5ІС.

АУШВА НОВИЗНА. Дослідденіі співставлені різноманітні реагенти ля кондиціонування та зневоднення осадів міських стічних вод. кспериментально доведена можливість використання звукохімічного ондиціонування осадів міських стічних вод в кавітаційному полі а визначено порядок реакції окислення. Визначено кількісні зако-омірності впливу тиску на фільтраційно-компресійні характеристи-и кондиціонованих реагентами осадів міських стічних вод. Уза-альненням експериментальних даних з використанням методу розмір-остей встановлено кількісні критеріальні залежності між основни-и параметрами кондиціонування та зневоднення осадів міських тічних вод. • '

РАКТИЧНА ЦІННІСТЬ РОБОТИ І її РЕАЛІЗАЦІЯ. На основі виконаних зслідницьких робіт вибрано реагенти та визначено їх дози для зндиціонування та зневоднення осадів стічних вод, визначено ільтраційно-компресійні характеристики осадів та одержані рів-їння для розрахунку технологічних показників кондиціонування та їеводнення осадів міських стічних вод, показано можливість змен-5ння температури теплової обробки осадів з 180° до 150 °С, роз-зблено рекомендації на впровадження технології зневоднення оса-

і.в міських стічних вод з використанням реагентів та устаткування і мінімальну вартість.

Результати досліджень передані Управлінню капітального .бу-івництва м. Тернополя та ДКП "Тернопільводоканал" для розробки

вихідних даних з проектування цеху зневоднення осадів і МКП "Дь вівводоканал" для використання при реконструкції цеху механічног зневоднення осадіб стічних вод.

АПРОБАЦІЯ РОБОТИ. Матеріали дисертації обговорювались на другі науково-технічній конференції ТЛІ "Прогресивні матеріали, технс логії та обладнання в машино- і приладобудуванні" (м.Тернопіль 1993 р.), на міжнародній конференції "РКОВІ_ЕМУ ЕКБРЬОАТАСІ] ШЗОСІАВОИ І КАМигАСЛ, DYSTRYBUCJA ОРА 2 РАСЛ0КАЬ‘ (ЗОБРОБАІШАМІЕ ЦООА", (м.Жешув, 1994), міжнародній науковій кої ференції, присвяченій 150-річчю від дня народження І.Пули (м.Тернопіль, 1995 р.), IV науковій конференції "РРОВШ ВІЯШШСША І ІМІУМІЕКІІ 5І?0[ШІ5КА" (м.Жешув, 1995 р.), науга во-технічних конференціях університету "Львівська політехніка" 1990-1996 рр.

НА ЗАХИСТ ВИНОСЯТЬСЯ:

- результати експериментального дослідження різноманітні

методів інтенсифікації обробки осадів; .

- результати експериментального дослідження мінімальних д реагентів та температури теплової обробки для кондиціонуван осадів міських стічних вод;

- результати експериментальних досліджень фільтраційно-ком ресійних характеристик і кінетики кондиціонування та зневоднен осадів міських стічних еод;

- кількісні критеріальні рівняння кінетики зневоднення ос дів міських стічних вод, які дозволяють визначити швидкість філ трування, вологість та товщину осаду стічних вод в залежності в конкретного тиску та часу;

- обгрунтування доцільності використання в технологічя схемі кондиціонування та зневоднення осадів проціджувачів п&г

>ільтр-пресами (або вакуум-фільтрами);

- методику розрахунку устаткування для кондиціонування та іневоднення осадів стічних вод.

ІУБЛІКАЦІї. За результатами роботи опубліковано 6 друкованих іраць в різних виданнях України та Польщі.

ІБСЯГ РОБОТІ!. Матеріали дисертаційної роботи викладені на 134 іторінках машинописного тексту і складається із вступу, чотирьох юзділів, загальних висновків і рекомендацій, списку використаної [ітератури, додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі зазначається, що проблема обробки осадів стічних юд зумовила необхідність розробки і впровадження заходів, спря-гаваних на покращення екологічного стану. З метою інтенсифікації фсцесу зневоднення виникав необхідність проведення теоретичних :а експериментальних досліджень процесів фільтрування і відтис-

Ї2ЛІІЛ ссадів СТІЧІПІХ ЕОД. • .

Б гшппону розділі дисертації виконано аналіз існуючій методів ЗНЄЕОДНЄННЯ осадів стічних ЕОД. У світовій практиці для зневоднення осадіЕ СТІЧНИХ ЕОД використовують: центрифуги, цєнтрип-

:еси, барабанні вакуум-фільтри, стрічісові, ранні і каверні зільтр-преси. Проаналізовано переваги і недоліки кожного із ала-;атів.

Е літературі розглядаються питання фільтрування або еідтнс-;£ния з залежності від особливостей технології. В даній роботі іід терміном “зневоднення" слід розуміти обидва процеси, які від-5узашься послідовно в одному апараті (Еакуум-фільтрі, фільтрпресі, центрифузі).

З ПОЯВОЮ ПОЯВОЮ НОВИХ реагентів виникає необхідність ПрОЕО-

мхіій дослідження їх впливу на інтенсивність зневоднення осадІЕ через нестачу теоретичних знань. Сучасне кондиціснування флокулянтами дозволяє одержати осад вологістю 70 -80 7.. Але чим менша вологість, тим більша вартість такого процесу. Оскільки найдешевшим в сучасних умовах б спосіб компостування осадів стічних вод і побутових відходів, для якого оптимальна вологість становить 8С X, то на досягнення цієї вологості і були спрямовані дослідженні способів кондиціонування осадів.

Теплова обробка може забезпечити рідиннофазне окислення частини органічних речовин при зберіганні води в рідкому стані з умовах підвищеної температури та тиску, в результаті чого осаді добре фільтруються. Для цього використовуються сильні окислювачі в першу чергу пероксид водню, озон, хлор. Ці реагенти дорогі, тому доцільно дослідити можливість такого окислення киснем повітря Фільтрування як процес розділення гетерогенних систем знайшло широке застосування у всіх галузях хімічної промисловості і : технології очищення стічних чод. ■

Основні положення сучасної теорії фільтрації опубліковані ' фундаментальних монографіях В.А.Жужикова, а також працях П.Г.Ро манкова, М.І.Курочкіної, Т.А.Малиновської. Вони базуються н відкритій ще в 1856 році Дарсі залежності швидкості фільтраці від тиску і товщини шару осаду.

Одним з найпоширеніших видів фільтрування в технології очи щення стічних вод б фільтрування з утворенням осаду. Основне рів няння, що описуб даний процес, має вигляд:

(ІУ/БсК, “ АР / іі(Го*1"іос"*‘Кф. п.) * ( 1 )

Інтегрування даного рівняння при постійному тиску дав об’єм отри муваного фільтрату, віднесеного до одиниці площі фільтра, д: д2+2*І?ф.п.-««3 / Го*Хо - / д*г0*х0. ( 2 )

Розв'язок задач згідно з рівняннями (1) і (2) вимагає знання іараметрів ге і Я®.п. які можуть бути знайдені лише на основі експериментальних досліджень.

На сьогоднішній день найбільшого розповсюдження одержав метод дослідження процесів відтискання, заснованих на положеннях сласичної теорії фільтраційної консолідації механіки грунтів.

Різні процеси відтискання рідини можна описати лінійним різ-іянням консолідації:

дР/ді - єа2Р/д*г*522. ( 3 )

З результаті розв'язку рівняння (3) отримують профілі розподілу риску за товщиною шару і в часі, розраховують зсідання шару, оптимальні режими процесів відтискання. Але застосування його виправдане для малостискузаних грунтів. Для стискуваних матеріалів ■зякі допущення порушуються. Тому Є.І.Боробйов і М.М.ПІинкарик запропонували використати загальне нелінійне рівняння консолідації при змінних Біг:

' . дР Є(РЧ) 3 г 1 ЗР^ ' . ч .

ді (і с? 2 ''г(Рч)

У т?ругсну газділі здійснено пошук реагентних та безреагент-і:ес методів кондкціонування осадів стічних вод.

З иетсю пспуку безреагентних методів кондиціснування випробувано ьтливість застосування звукохімічної обробки в ультразву-спес!<у реакторі.

Як згадувалось вище, для прискорення реакцій окислення можна використати ультразвук. В ультразвуковому полі інтенсивністю 'ільше 1.5 Вт/с.м3 виникає кавітація, яка викликає ряд звукохіміч-

ЗИХ рбсІЩІЙ, Б ТСМу ЧИСЛІ І Г9Н9р5ЦІЇи СЗОКУ З рОЗЧИїївНОГО У ВОДІ

шсню. Таким чином, можливе окислення органічних речовин і покращення фільтраційних характеристик ссаду.

Відомо, що при окисленні до ЗО 7. оранічних речовин осаді вони добре фільтруються.

Наведена схема експериментальної установки з магнітострик цінним ультразвуковим випромінювачем. Методика дослідів полягал в обробці порцій осаду (55 мл) з первинних відстійників і надлиш кового активного мулу із вторинних відстійників у співвідношень 1:2 під тиском 2*105 Па в реакторі при інтенсивності ультразвук 1.85 Вт/см3 частотою 22 кГц протягом 5, 45, 90, 135, 180 хвиліп;

Перед і після дослідів осад аналізували на ХСК за стандартною мг тодикою. Одержані результати показали (рис. 1) суттєве (більше 4 У.) зменшення ХСК через 180 хв обробки, щр свідчить про МОЖЛИВІСІ використання цього методу. Визначено порядок реакції. Оскіль* експериментальні точки розташовані ближче до прямої на рис. 2, С то дана реакція належить до реакції другого порядку.

Для порівняння ефективності різних реагентів та визначені їх мінімальних доз при використанні вітчизняних стрічкових та к; мерних фільтр-пресів Бердичівського заводу "Прогрес" було придб; но та досліджено такі флокулянти і коагулянти:

1) зшитий поліакриламід типу "Р5" виробництва фірми "Еллаї Коллоиде ГМВХ" (Німеччина) у вигляді порошку, який містить 50 активної речовини;

2) флокатон-200 та КФ-91 виробництва державного малого під] риємства "Флокатон" (м.Волзький, Росія) у вигляді гелю, що мі< тить 50 7. активної речовини;

3) флокулянт фірми "ЗНТЕК-ЛТД" (м.Київ) на основі поліакр; ламіду у вигляді розчину 2 X активної речовини;

4) коагулянт "АКБА" - відхід виробництва алюмінієвих вироб у вигляді розчину з концентрацією 7 7. за АІ2О3.

З результатів проведених досліджень (рис.З) випливає, що п

меншенні питомого опору осаду очисних споруд м. Тернополя з г0 -16 * 1014 м2 в 10 разів дози флокулянтів становитимуть 0.5 (ніццький), 1.25 (Флокатон-200) та 1.65 (1НТЕК - ЛТД) кг активної ечовини на 1 тонну сухої речовини осаду, а мінімальна доза коа-уллнту "АКВА" становить 10 - 12 кг/т за АІ2О3.

Наведена схема експериментальної установки з теплової обробці осаду, методика проведення дослідів.

Експериментально доведена можливість зниження температури з 80 ° до 150 °С за рахунок рідиннофазного окислення осадів для ;еху теплового кондиціснування та зневоднення осадів Львівських ічисних споруд. Це дає змогу відмовитись від одного з двох послі-;овно з"єднаних насосів подачі мулу в реактори при підвищенні на-;ійності роботи та зниження витрати електроенергії.

В третьому розділі наводяться результати теоретичних і екс-іериментальних досліджень процесу фільтрування та відтискання юадів стічних вод. Для опису кінетики зневоднення осадів одержа-ю кількісні критеріальні рівняння. •

З рівнянь (3) і (4) випливає залежність швидкості фільтру-іання V від інших параметрів:

V - Пв, е, и, ц, Ь, Р, Ю ( 5 )

Використаємо метод розмірностей для складання відповідних

>івняннь на базі існуючих закономірностей. З лінійного закону [арсі швидкість фільтрування дорівнює:

V - ц/І - Р/д*г*Ь, м/с. ( 6 )

Помноживши ліву і праву частину цього рівняння на Ь/Ь, дістанемо загальний зв"язок між безрозмірними комплексами д/Ь та 3*і/ц.*г*Ь2 у вигляді:

q/h - а+Ь(Р*Ьк/ц.*г*Ь2)ш, ( 7 )

тут а, Ь, т - експериментальні коефіцієнти.

На рис. 4 зображена залежність між критерієм д/И : Р*1/д*г*Ь2. Отримані експериментальні дані вказують на лінійню зв'язок. Математична залежність

д/Ь - 5 + ( 8 )

5,0 < ц/їі < 6,0 , 5,0 < Р*і/|і*г*Ь2 <6,0

дозволяє визначити швидкість фільтрування і товщину шару осаду Оскільки д - ГСє) - ±' (е),а вологість осаду V/ залежить від коефіцієнта пористості е, ліву частину рівняння (7) можна замінит симплексом вологості:

(Ип-И)/(Ип-Ик), ( 9 )

де \і7п, Шк - початкова та кінцева вологості осаду.

Оскільки ця вологість існує При Р—0, 1-0, то кінцевий вигля критеріального рівняння може бути таким

(Шп-И)/ (Wn-Wk) -А+В (Р*І/р.*Г*Ь2)п, ( 10 )

де А, В, п - експериментально знайдені коефіцієнти.

На рис. 5 зображена залежність між критерієм вологості (Ип-\(0./(Мп-№к) і (Р * і)/(д*г*Ь2). В результаті обробки експери ментальних даних (рис. 6) отримана залежність

(Ип-Ю/(Ип-1«Гк) - 0.05+0.11*(Р*і/д*г*Ь2)0-64, ( 11 )

0 < (WП - И)/(ИП-Ик) <1,1 , 0 < Р*і/ц*г*Ь2 < 56,

яка дозволяє визначити вологість осаду стічних вод в залежності від тиску і часу.При цьому

г - г0 - ссС8. ( 12 )

Кількісний вираз (12) можна одержати обробкою кривих зале* костей питомого опору г від дози реагенту (коагулянту або флокі лянту) С, кг сухої речовини реагенту/кг сухої речовини осаду, де г0 - питомий опір осаду без додавання реагентів, м-2;

« і 0 - експериментально знайдені коефіцієнти.

В результаті обробки експериментальних даних (рис,3) стрим;

но математичні залежності, які враховують вплив дози флокулянту С на питомий опір осаду г:

- для флокулянту "ГЗ":

г - 11б*10іб - 3,31*1016*С(11,03*1016*е"°'3,>сг -і), м-2, ( 13 )

0 < г < 116*1016 , 0 < С < 6;

- для Флокзтон-200:

г - 11б*1016 - 1,45*101б*С(4,03 *1016*в“°’зб*с -1), м~2, ( 14 )

0 < г < 11б*1016 , 0 < С < 6;

- для флокулянту "ІНТЕК-ЛТД":

г - 116*1016 - 0,95*1016*С(2,11 *1016*в"°-45*с -1), м~2, ( 15 )

0 < г < 116*1016 , 0 < С <6.

Для визначення констант фільтрування основне рівняння фільтрації (2) зводиться до лінійної залежності виду:

* і/ч-Шд+М, ( 16 )

де М і N - кінетичні константи, що характеризують фізичні властивості осаду та властивості фільтрувальної перетинки відповідно: ■ •

М - д*Го*х0/2*ДР, ( 17 )

N - ц^п/ЛР. ( 18 )

На основі експериментальних даних побудована залежність питомого опору осаду від тиску (рис.6). Таким чином, шукане емпіричне рівняння має вигляд:

г0” - 8 * 1013 + 7.08 * 107 * (ДР)1’4, м-2 , ( 19 )

0 < Д Р < б*105.

Для розрахунку процесу відтискання осаду на основі математичної моделі процесу необхідно знати характеристики осаду: питомий опір г, модуль стисненності Б і коефіцієнт консолідації Ь.

Визначення компресійно-фільтраційних характеристик осадів стічних вод проводили при ступенєвому збільшенні навантаження на

А А _ А4* -

осад.Після завершення кожного досліду визначали пористість, коефіцієнт пористості, питомий опір, модуль стиснєнності, коефіцієнт консолідації. Питомий опір осаду, який відповідає кожному значенню тиску, вираховували за формулою:

Гі - (ДР * і/р.*д*Ьі) - (Иф.п./Ьі). м“2. ( 20 )

В результаті математичної обробки отримана, залежність питомого опору осаду від тиску

г0 - 1.2 * 1014 + 6.92 * 1014 * (Р/ДР)0*83, м~2( 21 )

0 < Р/ДР < 1.

Коефіцієнт стиснення осаду вираховувався для кожного значення тиску за формулою:

а - сіе/сіР або а - (Дєі-і - Єі)/(Рі - Рі-і). ( 22) Значна зміна пористості при зміні навантаження проходить пр низькому тиску. При подальшому збільшенні тиску темп ущільненн сповільнюється. Із аналізу кривої випливає, що починати проце пресування краще при малих значеннях тиску, щрб не допустит сильного стиснення нижніх шарів на початку процесу відтискання цим самим сповільнити рух вологи. В логарифмічних координата компресійна крива близька до лінійної, що вказує на степеневу за лежність між коефіцієнтом пористості і тиском

е - Єо - т * 1г ( Р/ДР)П. ( 23 )

Для досліджуваного осаду в результаті обробки експеримєн тальних даних методом найменших квадратів отримана залежність кс ефіцієнта пористості від прикладеного тиску:

е - 0.016 - 0.015 * (Р/ДР)0’7, ( 24 )

0 < Р/ДР < 1.

Модуль стиснєнності осаду визначався за формулою:

- (1 + е)/аі або В - (1 + е)/сіе/сіР. ( 25 )

Отримані експериментальні дані вказують на лінійну зале*

псть між модулем стиснєнності і тиском. Модуль стиснєнності збільшується пропорційно до прикладеного тиску:

6 - 8.2 * 10б+ 8.57 * Ю7* (Р/ДР), ( 26 )

0 С Р/ДР < 1.

Коефіцієнт консолідації осаду на кожному ступені тиску виз-аачався за формулою:

Ьі- Єі/д * п. ( 27 )

Коефіцієнт консолідації є узагальненою характеристикою процесу відтискання. При відтисканні тиск в скелеті безперервно змінюється, що спричиняє безперервну зміну коефіцієнта консолідації. Максимальна швидкість зміни його спостерігається в початковий момент, коли тиск в скелеті відносно низькім. Отримані математичні залежності для коефіцієнта пористості, модуля стиснєнності і питомого опору дають можливість оцінити компресійно-фільтраційні властивості згустка осаду при різких тисках.

В четвертому розділі проаналізовано існуючі методи кондиціо-нування та зневоднення осадів стічних вод і розроблено рекомендації на впровадження вдосконаленої схеми очисних споруд (рис. 7), яка включав кондиціонування осаду флокулянтами перед подачею осаду на фільтр-преси.

Для видалення вільної води з осаду і зменшення кількості фільтр-пресів, насосів-дозаторів та комплектів трубопроводів і арматури запропоновано використати проціджувачі 13 конструкції НДКТІ МГ з прозорами 0.5 мм. Далі насосами-дозаторами '15 осад закачується у всмоктувальний або напірний трубопровід осьового насоса, якии подає осад на фільтр-прес.

Визначено технологічні показники процесів кондиціонування та зневоднення, розроблено методику розрахунку та вибору устаткування, рекомендації щодо виробництва зласних флокулянтів. Техні-

ко-економічні розрахунки підтвердили ефективність запропонованої технологічної схеми порівняно із зневодненням суміші сирого осаду

і надлишкового активного муху на вакуум-фільтрах. Показники економічної ефективності показують, що капітальні вкладення зменшуються в 1,1 рази, а приведені затрати - в 1,3 рази за періо? окупності.

Розроблено рекомендації щрдо придбання реагентів та устаткування для цеху зневоднення осадів м.Тєрнополя, які забезпечуюті зменшення вартості реагентів у 3 рази, а устаткування - в 7 разів порівняно з імпортними.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

1. Аналіз сучасного стану технології обробки осадів показав, Ер одним із шляхів інтенсифікації процесу є спосіб і технології попередньої обробки осадів перед подачею його на вакуум-фільтри, фільтр-преси або іклі апарати зневоднення.

Б окремих випадках, таких як-, наприклад, рідиннофазне окислення, підвищення ефективності або зниження енергомісткості процесу можливе за рахунок введення деяких доповнень в основну технологію. -

2. Попередні пошукові дослідження показали, що спрямовані підготовка осаду до зневоднення полягає в підборі ефективних флокулянтів і технології їх нведенняв е осад, дії на осад деяким іншими шляхами, такими як ультразвукова обробка, попереднє проціджування .

3. Розроблена технологічна схема зневоднення осадів, як; вктчав кондиціонування осадів флокулянтами перед подачею осад; на вакуум-фільтри або фільтр-преси.

Експериментально визначено мінімальні дози флокулянтів еи-

обництва Німеччини, Росії, України (відповідно 0,5; 1,25; 1,65 г активної речовини на одну тонну сухої речовини осаду) для коняці снування осадів міських стічних вод. Показана доцільність ор-анізації виробництва флокулянтів в Україні з поліакриламіду.

4. Узагальненням експериментальних даних встановлено для ондиціоновзних флокулянтами осадів міських стічних вод:

- кількісні закономірності впливу тиску на фільтрацій-о-компресіині характеристики;

- з використанням методу розмірностей кількісні критеріальні алежності між основними параметрами кондиціонування та зневод-ення осадів міських стічних вод, які з базою для розрахунку тех-ологічних показників та устаткування.

5. Встановлено принципову можливість використання звукохі-;ічного кондиціонування осадів в ультразвуковому кавітаційному олі.

5. Есклериментально доведена можливість зниження температури бробки осадів з 130 °С до 150 °С за рахунок введення в потік саду повітря при рідиннофззному окисленні, що дає змогу зменшити итрату тепла на обробку осадів та підвищення надійності роботи поруд.

7. Експериментально обгрунтовано доцільність використання з ехнологічній схемі кондиціонування та зневоднення осадів міських тічних вод проціджувачіз з прозорами 0,5 мм перед вакуум-філь-рами або фільтр-пресами.

8. Розроблено методику проектування і розрахунку устаткуван-я для кондиціонування та зневоднення осадів міських стічних вод

використанням економічних даних і технологічних параметрів, от-иманних при дослідженнях.

9. Застосування розробленої технологічної схеми дозволяв

- 18 - ■ -скоротити кількість вакумм-фільтрів" або фільтр-преоіз. Схема «о» використовуватися як при будівництві нових, так і при реконструкції діючих очисних споруд. Використання рекомендованої технологій дозволяє скоротити витрати ка обробку осаду порівняно з найбільї поширеними технологічними схемами обробки осаду.

10. Результати роботи використано у вихідних даних на проектування цеху зневоднення осадів у м.Тернополі. .

УМОВНІ ПОЗНАЧЕННЯ.

Ь - коефіцієнт консолідації осаду, м2/с; С - доза реагенту кг активної речовини на тонну сухої речовини осаду; е - коефіці єнт пористості осаду; Б - модуль стиснення осаду, Па; И - товщин шару осаду, м; к - коефіцієнт фільтрації, м2/(Па*с); Р,РЧ - тис рідини в порах і на частинки скелету, Па; Рі - зовнішній механіч ний тиск на шар осаду, Па; ДР - різниця тисків, Па; К®.р.- опі фільтрувальної перетинки, м_1; г - питомий опір осаду, и-2 аб ьі/кг; ч - питомий Ои"єм фільтрату, \.ї~'; V - швидкість фільтру Е£кня,. м/с; 5 - площа поверхні фільтрування, м2; і - час процес фільтрування, с; V - об"єм фільтрату, х0 - Еідношення оО"є:.і осаду до об"єму фільтрату; 2 - лінійна координата, м; V/ - еолс гість осаду,£; є - пористість осаду; \і - в"язкість фільтрату Па*с.

Основні пололієкнл дио&ртацігшої роооти опубліковані в таки НЗуКОЕИХ ПрНЦЛХ’

1. 1у*олчэнов А. Д. 3 В є рб о в с ь кии О.Б. 3 Нон. і кое а Т.М. Мзтємзтич ні моделі кінетики окислення органічних забруднень та дезинфекц'і стічних вод // Вісник ДУ "Львівська політехніка", 1993. N 273. 20-21.

2. Молчанов А.Д., Шинкарик М.М., ВерОовський О.В. Вибір флс кулянтіь для зневоднення осадів стічних вод м.Тернополя. Тези де

говіді другої науково-технічної конференції ТЛІ "Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино- і приладобудуванні", Тернопіль, 1993, С. 129-130.

3. Молчанов А.Д., Шнерх С.С., Шпаковський Я., Вербовськии

З.В. Дослідження можливості використання флокулянтів для зневод-зення осадів стічних вод н.Львова. Тези доповіді на конференції "PROBLEMY EKSPLOATACJI W0D0CIAG0W I KANALIZACJI, DYCTRYBUCJA 0RAZ RACJONALNE G0SP0DAR0WANIЕ W0DA", Жешув, 1994.

4. Молчанов А.Д., Вербовськии О.В., Желяк В.І. Рідиннофазне окислення осаду очисних споруд каналізації при різних параметрах його теплової обробки // Вісник ДУ "Львівська політехніка". 1994.

М 282. С. 56-59.

5. Швед Г.Б., Вербовськии О.В. Деякі аспекти математичного моделювання та дослідження процесу зневоднення осадів стічних вод з врахуванням реагентного кондиціонування. Тези доповіді на міжнародній науковій конференції, присвяченій 150-річчю від дня народження І.Пудюя, м.Тернопіль, 1995 p., С. 39-40.

6. Вербовськии О.В., Молчанов А.Д. Підготовка осадів міських стічних вод до зневоднення. Тези доповіді на IV міжнародній науковій конференції "PROBLEMY EUDOWNICTWA I INZYNIERII SR0D0WISKA", м.Жешув, 1995 р.

SUMMARY

0. V. Verbovsky. Conditioning' and Dewaterization Methods' Improvement for the Municipal Sewage Sediments.

Candidate degree thesis on speciality 05.23.04-Water Supply, Sewerage, Ukrainian State Academy of the Water Engineering, Rovno, 1996.

6 scientific works containing the results of theoretical and

experimental investigations of the municipal sewage sediments conditionig and dewaterization methods are defende. It wsi determined the possibility of using of the nonreagentiс soundchemical sediment conditioning1 In the ultrasonic cavitational field. The quantative dependences of the pressurf influence on the filtrational and compessional characteristics, and also the eriterial dependences between the sediments' conditioning and dewaterization main parameters were found. The minimal reagent doses were determined, and the technological scheme of the municipal sewage sediments conditioning anc dewaterization was outlined.

V

АННОТАЦИЯ

Вербовский О. В. Усовершенствование методое кондиционирования и обезвоживания осадков городских сточных вод.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.04 - водоснабжение, канализация. Украинская государственная академия водного хозяйства, г; Ровно, 1996.

Ззщкшдет С- научных работ, которые содержат результаты теоретического и зкеперементального исследованиям методов кондиционирования осадков городских сточных вод. Установлена возможность использования безреагенткого эзукохимического кондиционирования осадков в ультразвуковом кавитационном поле. Установлены количественные закономерности влияния давления на фильтрационно-компрессионные характеристики, а также критериальные зависимости между основными параметрами кондиционирования и обезвоживания осадков городских сточных вод. Определены минимальные дозы реагентов, разработана технологическая схема кондиционирования и обезвожива-КИЯ ОСЗДКОВ городских сточных вод.

Ключові слова: кондиціонування, зневоднення, флокулянти.

Рис. 2. а) залежність І£(С0/С) від Ь',

б) залежність 1/С - 1/С0 від Ь.

9

5,5

5.0.

5,0

5.5

Р-і

Рис.4. Залежність

О р.і

ВІЛ/Гг7Гг

77

Мцпова суміш з ущильнювача

Рис.4.7. Удосконалена технологічна схема кондиціонування та зневоднення осадів міських стічних вод: ІДЗ-проціджувач; 2-прес шнековий; 3,19-автотранспорт; 4-резервуар згущеного осаду; 5-насос; 6-<3ункер дяя флокулянту; 7-дозупчий шнек; 8-розчинник флокулянту; 9-змішувач; ІО-емність для зберігання розчину; 11,15-насоси-дозатори; І2-змішувач; І4-бак-збірник; І6-фільтр-прес стрічковий; І7-шнек; Іо-бункер