Способ обработки осадков сточных вод и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к обезвоживанию и обеззараживанию дисперсных сред и может быть использовано при строительстве очистных сооружений доля обработки отходов, образующихся на очистных станциях. Изобретение позволяет повысить эффективность обработки осадка, снизить трудо- и энергозатраты, повысить надежность работы установки путем устранения сменных элементов конструкции, предотвратить прикипание осадка к поверхности теплообменника и образование поверхностной пленки. Способ обработки осадка включает его последовательное обезвоживание и обеззараживание, при этом обезвоживание ведут путем гравитационного отстаивания уплотненного осадка при периодическом перемешивании и продувкой воздухом надосадочного пространства, а обеззараживание уплотненного осадка ведут при температуре не менее 55^oC. Устройство для обработки осадкой состоит из закрытого теплоизоляционного корпуса с размещенными внутри поплавковой камерой, водоотводящим узлом, разгрузочным узлом и рыхлителями, корпус снабжен патрубками подачи исходного осадка и воздуха, патрубком отвода воздуха, люком для выгрузки обработанного осадка и нагревательными элементами, при этом поплавковая камера установлена с возможностью вертикального перемещения и снабжена патрубками подачи и отвода воздуха, водоотводящий узел выполнен в виде телескопически сообщенных между собой водоотводящей трубы и воронки, установленной с возможностью вертикального перемещения, разгрузочный узел выполнен в виде шнека и сообщен с приводом и люком выгрузки осадка, а нагревательные элементы размещены на наружной поверхности днища корпуса. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обезвоживанию и обеззараживанию дисперсных сред, преимущественно минерализованных осадков после биологической очистки хозяйственно-бытовых стоков и может быть использовано при строительстве очистных сооружений для обработки отходов, образующихся на очистных станциях.

Известен способ обработки осадка путем его гравитационного сгущения при постоянном перемешивании, обеспечивающем периодическое разрушение структуры и выделение свободной воды [1] Для реализации этого способа используют устройство, содержащее корпус прямоугольной формы, перемешивающее устройство с закрепленными на нем рамами и лопастями, трубопроводы для подачи осадка, отвода воды и сгущенного осадка [1] Недостатком известного способа и устройства является то, что оно не обеспечивает обеззараживания осадка после биологической очистки.

Известен также способ обработки осадков сточных вод, включающий уплотнение осадка, подогрев до температуры 65-75^oC с помощью погруженной газовой горелки спирального теплообменника, снижение pH осадков, флокуляцию полиэлектролитами, механическое обезвоживание с последующей нейтрализацией [2] К недостатком известного способа следует отнести его многостадийность проведение процесса в средах с высоким содержанием кислотного агента, а также пригорание осадка к поверхности теплообменника.

Известно устройство для тепловой обработки суспензии, содержащее цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода суспензии, узел перемещения суспензии, размещенный на валу с приводом и выполненный в виде закрепленной на валу продольной плоской перегородки и нагревательные элементы, при этом под патрубком входа суспензии размещена приемная кольцевая камера в виде прикрепленных к валу двух поперечных перегородок с отверстиями и сквозными трубопроводами [3] К недостаткам известного устройства следует отнести пригорание осадка к поверхности теплообменника, т. к. процесс обработки ведут при температуре 160-180^oC.

Наиболее близким к предлагаемому, является способ обработки осадков из первичных отстойников и активного ила, включающий уплотнение исходных осадков и тепловое обеззараживание при температуре 55-75^oC с последующим их охлаждением, аэробной стабилизацией и обезвоживанием путем уплотнения обработанного осадка [4] Недостатком известного способа является его многостадийность и невысокая эффективность, так как проведение процесса дегельминтизации сопровождается образованием поверхностной корки, что заметно замедляет процесс обработки, а обезвоживание и стабилизация осадка требует значительного расхода реагентов, необходимых для подготовки осадка к обезвоживанию и проведение процесса стабилизации, например хлорного железа, оксида кальция, воздуха. Кроме того, охлаждение предварительно прогретого осадка требует дополнительных энергозатрат.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обработки ила, содержащее корпус, с размещенным в кожухе нагревательным элементом, узел подачи воздуха, радиальные щелевые желоба с перфорированным днищем, расположенные на уровне отверстий кожуха, нижний патрубок для отвода уплотненного ила, кольцевой желоб, установленный на наружной поверхности корпуса на уровне отверстий, вертикальную трубу для отвода ила от кольцевого желоба до нижней отводной воронки, водоприемную трубу, установленную внутри корпуса и связанную с наружной водоотводящей трубой [5] Недостатком известного устройства является то, что в нем осадок пригорает к поверхности теплообменника, что в конечном счете снижает эффективность обработки и ведет к дополнительным энерго- и трудозатратам.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности обеззараживания и обезвоживания осадка при одновременном снижении трудо- и энергозатрат за счет интенсификации процесса обработки, повышения надежности работы путем устранения сменных элементов конструкции и устранения прикипания осадка к поверхности теплообменника и образования поверхностной пленки.

Задача решается тем, что способ обработки осадка включает его последовательное обезвоживание и обеззараживание, при этом обезвоживание ведут путем гравитационного отстаивания с периодическим удалением надиловой воды и последующим нагреванием уплотненного осадка при периодическом перемешивании и продувкой надосадочного пространства, а обеззараживание уплотненного осадка ведут при температуре не менее 55^oC.

Задача решается тем, что предлагаемое устройство состоит из закрытого теплоизоляционного корпуса с размещенными внутри поплавковой камерой, водоотводящим узлом, разгрузочным узлом и рыхлителями, корпус снабжен парубками подачи исходного осадка и воздуха патрубком отвода воздуха, любом для выгрузки обработанного осадка и нагревательными элементами, при этом поплавковая камера установлена с возможностью вертикального перемещения и снабжена патрубками подачи и отвода воздуха, водоотводящий узел выполнен в виде телескопически сообщенных между собой водоотводящей трубы и воронки, установленной с возможностью вертикального перемещения, разгрузочный узел выполнен в виде шнека и сообщен с приводом и люком выгрузки осадка, а нагревательные элементы размещены на наружной поверхности днища корпуса.

Способ обработки осадка и устройство для его осуществления связаны между собой единым изобретательским замыслом. Техническое решение отличается от известного способом проведения операции обезвоживания, а именно: гравитационное отстаивание с периодическим отводом надиловой воды, последующее нагревание уплотненного осадка при перемещении и продувке надосадочного пространства воздухом, при этом стадию обезвоживания ведут при температуре не более 60^oC, а стадию обеззажаривания осадка ведут при температуре не менее 55^oC с последующей его выгрузкой.

Сравнение предлагаемого способа с известным позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Новизна".

Заявляемое устройство отличается от известного наличием новых конструктивных элементов, а именно: разргузочное устройство, поплавковая камера, рыхлители, теплоизоляционный корпус и новым расположением основных известных элементов водоотводящего узла, нагревательных элементов, патрубков подачи и отвода осадка и воздуха.

Сравнение предлагаемого устройства с известным позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Новизна".

В науке и технике широко известны способы и устройства для обработки осадков путем их отстаивания, удаления воды путем обработки воздухом, нагреванием, разрушение структуры перемешиванием. Известны также способы теплового обеззараживания при температуре не менее 55^oC, как правило более 80^oC. Однако проведение обработки предлагаемым нами способом и конструкция устройства для реализации этого способа позволяют получить новый результат, а именно: интенсифицировать процесс, устранить нежелательные явления, такие как прикипание осадка к поверхности теплообменника и образование поверхностной корки. Кроме того, в заявляемом устройстве не предусмотрено сменных элементов, что значительно упрощает обслуживание установки и дополнительно снижает возможные трудозатраты. Режимы проведения операции обезвоживания и обеззараживания и их порядок обеспечивают высокую эффективность проведения процесса обработки при незначительном нагревании осадка, что значительно сокращает энергозатраты по сравнению с известными решениями Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Изобретательский уровень".

Предлагаемый способ обработки осадка осуществляют следующим образом.

Стабилизированный уплотненный осадок после биологической очистки сточных вод с относительной влажностью около 98% периодически (1 раз в сутки) подают в устройство для обработки, где происходит его дальнейшее уплотнение в течение суток. Перед подачей очередной порции осадка образовавшуюся в установке надиловую воду с концентрацией 100-200 мг/л выводят из процесса.

Периодические наливы осадка с отведением надиловой воды производят до тех пор, пока емкость не заполнится до рабочего уровня, после чего осадок прогревают до температуры не менее 60^oC (преимущественно до 40^oC) и проводят выпаривание воды из осадка с помощью интенсивной принудительной вентиляции надосадочного пространства воздухом с температурой не менее 5^oC. В процессе выпаривания поддерживают температуру осадка не менее 60^oC. Для ускорения процесса обезвоживания осадка периодически перемешивают, а образующуюся на поверхности корку разрушают После обезвоживания осадок обеззараживают нагреванием до температуры не менее 55^oC, но не более 60^oC и выдерживают в этом температурном диапазоне не менее 30 мин. Обеззараженный и обезвоженный осадок с относительной влажностью около 80% выгружают из установки и используют, например в качестве биологического удобрения.

Предлагаемое устройство состоит из закрытого корпуса, внутри которого размещены поплавковая камера, водоотводящий узел, рыхлители и рагрузорчный узел, наружная поверхность корпуса снабжена теплоизоляционным материалом, при этом в корпусе размещены патрубки для подачи осадка и воздуха и люк для выгрузки обработанного осадка, а его днище, имеющее поперечное сечение параболической формы, снабжено нагревательными элементами. Водоотводящий узел выполнен в виде телескопически соединенных между собой водоотводящей трубы и воронки, установленной с возможностью перемещения. Поплавковая камера установлена с возможностью вертикального перемещения и снабжена по меньшей мере двумя поплавками и патрубками для подачи и отвода воздуха, установленных соосно с зазором в соответствующих патрубках подачи и отвода воздуха корпуса. На крышке корпуса установлены с возможностью перемещения внутри корпуса рыхлители, выполненные в виде металлических решеток, уровнемер, связанный с поплавковой камерой и выполненный в виде стержня и смотровой люк.

На фиг. 1 изображено устройство в разрезе, на фиг. 2 сечение А-А.

Устройство для обработки осадка содержит корпус 1, на наружной части корпуса размещен теплоизоляционный материал 2, а его днище снабжено нагревательными элементами 3, внутри корпуса 1 установлен разгрузочный узел в виде шнека 4 с приводом 5, поплавковая камера 6 с поплавками 7 и патрубками подачи воздуха 8 и его вывода 9, размещенных соосно с возможностью продольного перемещения патрубкам подачи 10 и вывода 11 воздуха, размещенных в крышке корпуса 1, водоотводящий узел, состоящий из соединенных телескопически водоотводящей трубы 12 и воронки 13, сообщенной с возможностью перемещения с крышкой корпуса 1, узел подачи воздуха 14, патрубок ввода обрабатываемого осадка 15, люк для выгрузки обработанного осадка 16, рыхлители 17, и уровнемер 18, сообщенные с крышкой корпуса 1 с возможностью перемещения.

В качестве нагревательных элементов могут быть использованы любые известные в технике приспособления, например, плоские электронагреватели. В качестве узла подачи воздуха может быть использован вентилятор или калорифер. Рабочая поверхность рыхлителей 17 выполнена в виде металлической решетки. Уровнемер 18 выполнен в виде стержня, связанного с крышкой поплавковой камеры и сообщен с крышкой корпуса 1 с возможностью перемещения. Люк для выгрузки 16 обработанного осадка сообщен с бункером или транспортером 19.

Устройство работает следующим образом.

Жидкий осадок через патрубки 15 подают в корпус 1. Перед подачей очередной порции, опускают воронку 13 ниже уровня воды, образовавшейся за период между наливами, и отводят надиловую воду через водоотводящую трубу 12 в канализацию. При заполнении емкости корпуса уплотненным осадком до рабочего уровня, включают нагревательные элементы 3 и узел подачи воздуха 14. Нагревательные элементы 3 равномерно размещены по всей внешней поверхности металлического днища корпуса 1, имеющего параболическую форму поперечного сечения. Это обеспечивает равномерный прогрев осадка, а невысокая температура теплопередающей поверхности (не выше 80^oC) и наличие автоматической системы поддержания температуры осадка не выше 60^oC предотвращает его прикипание к днищу. Воздух подают через патрубки 10 и 8 в надосадочное пространство поплавковой камеры 6. Испаряющаяся из осадка вода уносится воздухом через патрубки 9 и 11 в атмосферу. Для ускорения обезвоживания уплотненный осадок периодически перемешивают посредством шнека разгрузочного узла 4, и, при необходимости, опускают рыхлители 17 для разрушения образующейся на поверхности осадка корки, что дополнительно увеличивает поверхность испарения. Кроме того, рыхлители 17 создают на пути прохождения воздуха препятствие, провоцируя создание завихрений воздушного потока, что в свою очередь интенсифицирует процесс отделения водной фазы. Установленная внутри корпуса 1 поплавковая камера 6 имеет возможность вертикального перемещения. В процессе отделения водной фазы понижается уровень обрабатываемой массы, что приводит к постепенному опусканию поплавковой камеры и, как следствие, обеспечивает постоянное оптимальное сечение воздушного потока. Для контроля уровня осадка поплавковая камера снабжена уровнемером 18. После отделения жидкой фазы осадок, находящийся в нижней части корпуса, нагревают до температуры не менее 55^oC и после проведения дегельминтизации выгружают посредством перемешивающего устройства 4 через разгрузочный люк 16 на ленту транспортера 19 или приемного бункера.

Заявляемая конструкция дешевле комплекса традиционно используемых сооружений для обработки осадка с получением подобных характеристик, например иловых площадок и площадок компостирования, фильтр-прессов и установок реагентного или термического обеззараживания. Кроме того, она позволяет обеспечить оптимальную степень обезвоживания и обеззараживания осадка при минимальной мощности установки, а эксплуатация не требует дополнительных трудозатрат, т.к. в ее конструкции не предусмотрено сменных элементов.

Формула изобретения

1. Способ обработки осадков сточных вод, включающий их последовательное обезвоживание путем уплотнения и тепловое обеззараживание, отличающийся тем, что обезвоживание ведут путем гравитационного отстаивания с периодическим удалением надиловой воды с последующим нагреванием и одновременной продувкой воздухом надосадочного пространства.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обезвоживание ведут при периодическом перемешивании.

3. Устройство для обработки осадков сточных вод, содержащее закрытый корпус, снабженный водоотводящим узлом, нагревательными элементами, патрубками подачи исходного осадка и воздуха, патрубком отвода воздуха и люком для выгрузки обработанного осадка, отличающееся тем, что корпус выполнен теплоизоляционным, внутри корпуса с возможностью вертикального перемещения размещена поплавковая камера с патрубками подачи и отвода воздуха, разгрузочный узел, а нагревательные элементы размещены на наружной поверхности днища корпуса.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что водоотводящий узел выполнен в виде телескопически сообщенных между собой водоотводящей трубы и воронки, установленной с возможностью вертикального перемещения.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что разгрузочный узел, выполнен в виде шнека и сообщен с приводом и люком для выгрузки осадка.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что внутри закрытого корпуса с возможностью перемещения установлены рыхлители и уровнемер, сообщенные с крышкой корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2