Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Винокурова Татьяна Евгеньевна

Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса
<
Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Винокурова Татьяна Евгеньевна. Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.36.- Нижний Новгород, 2007.- 160 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3784

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ исследований обезвоживания и утилизации осадков городских сточных вод 11

1.1. Современное состояние проблемы в Российской Федерации и странах СНГ 11

1.2. Современное состояние проблемы за рубежом 18

1.3. Сравнительная характеристика различных методов обезвоживания осадков сточных вод на иловых площадках 25

2. Систематизация и изучение физико-химических, электрокине тических и биологических свойств осадков 33

2.1. Общие сведения 33

2.2. Физико-химическое строение частиц осадков 35

2.3. Электропроводность и электрокинетические свойства осадков 40

2.3.1. Физическая модель электроосмоса для стационарного потока в отсутствие концевых и граничных эффектов 42

2.3.2.Физическая модель электроосмоса для конечных однородных и неоднородных по химическому составу систем, не изменяющихся под током 45

2.3.3.Физическая модель электроосмоса в отсутствие источника жидкой фазы (осушка) 46

2.3.4. Теория электроосмотической фильтрации 47

2.3.5. Экспериментальное исследование электрокинетических свойств осадков сточных вод 48

2.4. Параметры, характеризующие водоотдающие свойства осадков 56

2.5. Химический состав осадка 59

2.6. Бактериальная и гельминтозная заселенность осадков 60

2.7. Плотность осадков 61

2.8. Теплофизические характеристики осадков 62

3. Опытные исследования обезвоживания осадков в модельных лотках методом электроосмоса 67

3.1. Обезвоживание уплотненного активного ила и сброженного осадка на установке с горизонтально расположенными дренами 68

3.2. Обезвоживание сброженного осадка на установке с боковой фильтрацией 70

3.3. Обезвоживание сброженного осадка на установке с боковой фильтрацией при устранении мертвых зон 73

3.4. Обезвоживание сброженного осадка на установке с наклонной боковой фильтрующей стенкой 77

3.5. Обезвоживание сброженного осадка на установке с нижней фильтрацией 80

3.6. Обезвоживание осадка

на крупномасштабной модели 82

3.7. Обезвоживание осадка на иловых площадках Нижегородской станции аэрации 88

3.8. Обезвоживание уплотненного активного ила в лотке с боковой фильтрацией 91

4. Разработка схемы иловой площадки при обезвоживании осадка с помощью электроосмоса 97

4.1. Анализ условий фильтрации через вертикальные дренажные сетки 97

4.1.1. Обезвоживание осадка с влажности 92%

до влажности 75% 97

4.1.2. Возможность обезвоживания осадка влажностью менее 75% 100

4.2. Оптимизация процесса загрузки и удаления осадка из единичной иловой площадки 101

4.3. Конструктивная схема иловой площадки 105

5. Разработка графика работы иловых площадок станции аэрации с применением обезвоживания осадка сточных вод при помощи электроосмоса 113

5.1. Режим работы иловых площадок, полностью оснащенных электрическим оборудованием 113

5.2. Режим работы иловых площадок с использованием электроосмоса только в летний период 126

5.3. Расчет необходимого количества иловых площадок для обезвоживания активного ила 128

6. Компостирование осадков городских сточных вод 130

6.1. Основные принципы компостирования 130

6.2. Перспективы использования компоста на основе осадков сточных вод 133

6.3. Исследования по компостированию осадков Нижегородской станции аэрации с добавлением микробиологических препаратов 134

6.4. Разработанная технология по компостированию осадка городских сточных вод, подсушенного на иловых площадках 136

6.5. Оценка свойств полученных компостов путем тестирования на дафниях 137

Выводы 139

Литература 141

Приложение 156

Введение к работе

Развитие коммунального хозяйства городов Российской Федерации предусматривает строительство и реконструкцию сооружений по очистке муниципальных сточных вод. При этом требуется уделять особое внимание обработке образующегося осадка.

В мировой практике накоплен достаточный опыт обработки получаемого осадка. Как правило, в первую очередь осадок стабилизируется, затем он обезвоживается и уничтожается, утилизируется либо депонируется.

Стабилизация осадка на крупных станциях представляет собой анаэробное сбраживание в метантенках. В недавнем прошлом данная ступень на многих станциях отсутствовала, однако на сегодня она включается в проект вновь строящихся станций и вводится в работу на уже действующих, другие виды стабилизации применяются на станциях с небольшим расходом сточных вод.

Вторым важным шагом при обработке осадка является его обезвоживание. Сброженный осадок имеет влажность W»98% и достаточно плохо отдает влагу. Мировая практика наработала два основных направления в решении данной проблемы: механическое обезвоживание с использованием различных вакуум-фильтров, фильтрпрессов, центрифуг и т.д. и обезвоживание под действием сил гравитации в естественных условиях, которое производится на специально отведенных площадках. Российская Федерация, в основном, придерживается второго пути в решении указанной проблемы.

При насыщенности осадков ионами тяжелых металлов их утилизация в сельском хозяйстве становится практически невозможной, а иной путь их использования в бывшем Советском Союзе фактически не рассматривался. Поэтому осадок, удаляемый с иловых карт, складируется на территории иловых площадок со времени основания станций до сегодняшнего дня. Для вновь образующегося осадка требуется отчуждение все новых и новых территорий. Преимущественно эти земли находятся в городской черте. Так на Нижегородской станции аэрации под иловые площадки уже отдано 150 га земли. Всего на станции со времени ее пуска в действие в 1974 году накоплено к 01.01.2003 года более 800 тыс. т осадка по сухому веществу.

Если представить, что такая же обстановка складывается на большинстве крупных станций аэрации России, то становится понятной вся острота данной проблемы.

В связи с этим встает вопрос о более интенсивном использовании земель, отведенных под естественное обезвоживание. Для чего предлагается интенсифицировать обезвоживание за счет применения процесса электроосмоса и этим сократить площади иловых карт.

Решение данной задачи проводилось на примере осадков Нижегородской станции аэрации.

Настоящая работа посвящена:

- изучению основных свойств осадков, получаемых на муниципальных станциях по очистке сточных вод;

- исследованию интенсификации процесса обезвоживания осадка при различных значениях напряжения электрического поля;

- оптимальному подбору материалов, необходимых для лучшего обезвоживания осадка;

- созданию площадки для обезвоживания осадка при помощи электроосмоса;

- разработке примера линейного графика обезвоживания осадка на иловых площадках при помощи электроосмоса для Нижегородской станции аэрации. В этом примере рассмотрена оптимизация процесса налива осадка в иловые площадки с целью получения наибольшего эффекта в затратах площадей под иловые площадки в целом для станции аэрации.

Новизна выполненной работы проявляется в том, что научные исследования, посвященные воздействию электроосмоса на сброженный осадок, доведены до инженерного решения вопроса обезвоживания осадка на иловых площадках меньшей площади по сравнению с традиционными площадками. При изучении этого вопроса намечены конструктивные решения фильтрующих устройств, связанных с определенными параметрами электрического тока, условиями монтажа и демонтажа различных конструктивных элементов, обеспечивающих эффективность процесса обезвоживания. В качестве фактора безотходности производства предлагается утилизация осадка с иловых карт в сельском хозяйстве с предварительным обеззараживанием его при помощи компостирования.

Последовательность изложения материала в работе предлагается следующая:

В первой главе проводится анализ современного состояния проблемы. Отмечается, что в мировой практике наиболее распространены два подхода к обезвоживанию образующихся осадков: механический и гравитационный. Типичной схемой обработки осадка в нашей стране является анаэробное сбраживание в метантенках с последующим обезвоживанием под действием сил гравитации на иловых полях. Из-за невозможности утилизации осадков в сельском хозяйстве по причине содержания в сточных водах ионов тяжелых металлов и хранения осадка на станции аэрации, площади, предусмотренные для обезвоживания осадков, сокращаются, что приводит к нарушению технологии. Для решения данной проблемы нужно либо выделение дополнительных площадей, либо интенсификация процесса обезвоживания. Новейшие приемы уничтожения осадков сточных вод в форме их сжигания или плавления нашли достаточно широкое промышленное применение пока только в самых передовых странах. Затраты для этих методов чрезвычайно высоки. Проводимые исследования процесса обезвоживания с помощью электроосмоса, омагничивания, ультразвука пока не нашли пути практического их использования. На основании проведенного анализа различных подходов в обезвоживании осадков показана значительная перспектива интенсификации процесса при помощи электроосмоса, которому в представленной работе посвящено основное внимание. В третьей части первой главы рассмотрены различные способы обезвоживания осадка на иловых площадках, приведены схемы, описаны их достоинства и недостатки.

Вторая глава посвящена исследованию различных свойств осадков, выделяемых из муниципальных сточных вод. Приведены общие сведения, химический состав, бактериальная и гельминтозная заселенность осадков. Подробно рассмотрены результаты лабораторных исследований физических свойств осадков: зависимость плотности от влажности, электропроводность, электрические и водоотдающие свойства, теплофизические характеристики.

В третьей главе рассмотрены опытные исследования обезвоживания осадков в модельных лотках методом электроосмоса. В результате подтверждена эффективность использования этого метода для осушения осадков. Подобран фильтрующий элемент — сетка из нержавеющей стали с размером ячеек 0,2x0,2 мм, работающая в качестве катода. Рекомендовано использование пластин нержавеющей стали в качестве анода. Расстояние между фильтрующей сеткой и пластиной из нержавеющей стали необходимо установить не более 50 см, причем сетка и пластины устанавливаются вертикально. Плотность тока на электродах 4А/м .

В четвертой главе разрабатывается схема иловой площадки для обезвоживания осадка с помощью электроосмоса. Здесь подробно анализируются условия фильтрации через вертикальные дренажные сетки осадка влажностью 92-75% и осадка влажностью менее 75%. На основе сформулированного общего подхода к условиям оптимизации обезвоживания осадка рассмотрена схема работы единичной иловой площадки при ее трехкратном заливе. Приведена конструктивная схема иловой площадки и технология обезвоживания осадка при помощи предложенной площадки с последовательностью операций.

В пятой главе разрабатывается общий график работы станции с применением обезвоживания осадка сточных вод при помощи электроосмоса. Рассмотрена возможность обезвоживания осадка полностью на площадках, снабженных электрооборудованием, а также использование электроосмоса для интенсификации процесса обработки части осадка лишь в теплый период года, остальная часть осадка, образующегося в период отрицательных температур, обезвоживается по классической технологии. Представлено сравнение этих двух методов с точки зрения суммарных энергозатрат и требуемой территории.

В шестой главе рассматривается возможность обеззараживания осадков сточных вод компостированием, с целью дальнейшего использования компоста в качестве органического удобрения либо почвоулучшающей добавки для сельского или лесного хозяйства.

В заключении кратко сформулированы итоги проведенных исследований.

В приложении представлены результаты внедрения предлагаемой технологии по обезвоживанию осадка.

Современное состояние проблемы в Российской Федерации и странах СНГ

Среди многочисленных экологических проблем в Российской Федерации проблема осадков муниципальных сточных вод является одной из наиболее важных и одновременно запущенных [5, 7, 23]. Важность ее заключается не только в технологической стороне дела, но и упирается в законодательную базу [40, 52, 63, 74]. В нашей стране предъявляются жесточайшие требования к очистке сточных вод, в то же время практически не существует установленных законом норм для утилизации осадков. Такое положение приводит к тому, что бо льшая часть средств тратится на повышение качества сточных вод, сбрасываемых в водоемы (что безусловно очень важно), но при этом на обработку и утилизацию осадков выделяются недостаточные средства [4, 40]. Подобная ситуация прослеживается на протяжении всей истории развития станций по очистке муниципальных сточных вод: заметное отставание по вводу в действие сооружений для стабилизации, обезвоживания осадков и использования специального оборудования для подготовки осадков к захоронению, утилизации или уничтожению [19, 21, 24, 82]. Однако в настоящее время тенденция изменяется, чему способствовали совместные научные исследования по международному проекту "Ока-Эльба" [59, 60] и начало реализации федеральной целевой программы "Возрождение Волги" [52, 55, 56, 57], которая, в частности, требует "создания специализированных производств переработки и утилизации отходов", каковыми на станциях аэрации являются осадки сточных вод.

Исторически вопрос отделения воды от осадка поднимался отечественными учеными еще в 1914 году [12]. В указанной работе предлагаются приспособленные площади для подсушки осадков — иловые площадки. Осадок с этих площадок рекомендовалось использовать как удобрение или топливо.

В России каждый год количество осадков, выделяемых в процессах очистки городских сточных вод при средней влажности 96%, превышает 100 млн. м [76]. Только на Нижегородской станции аэрации (НСА) в 1996 году получено более 916 тыс. м осадка. Для сравнения: в 1995 году на тех же сооружениях получено около 670 тыс. м3. Увеличение выхода осадка связано с вовлечением дополнительных районов в централизованную систему очистки и ростом концентрации загрязнений сточных вод.

Технология обработки осадков муниципальных сточных вод в нашей стране представляет собой, главным образом, сбраживание в метантенках. Биогаз, образующийся в процессах брожения, как правило, не используется. Сушка осадка осуществляется на иловых площадках [64, 100, 109]. Такая технология применяется практически на всех крупных очистных сооружениях. Аэробная стабилизация используется достаточно редко, как и известкование [6, 32]. Технологическая схема Нижегородской станции аэрации представлена на рис. 1.1. Из общей площади в 200 га на территорию иловых площадок приходится 150 га.

Наряду с обезвоживанием осадка непосредственно на иловых площадках достаточно широко применяется механическое обезвоживание с использованием различных фильтров, центрифуг и центрипрессов [1,3, 50, 103]. Последнее направление характерно для станций, испытывающих дефицит площадей (очистные сооружения городов Сочи [10], Москвы [39, 42, 44, 82, 83] и Санкт-Петербурга [28, 29, 38, 45]). В табл. 1.1 представлены характерные показатели станций аэрации трех крупных городов России. Следует отметить, что для других крупных городов нашей страны положение с обработкой осадков во многом аналогично Нижнему Новгороду, их полезное использование практически отсутствует [9], хотя имеется достаточно предложений по использованию продуктов переработки осадков [8, 26, 33,44,47, 76,79].

Стремление снизить влажность осадков и сделать возможным их утилизацию или депонирование на возможно ме ныпих площадях привело к целому ряду технологических поисков процесса обезвоживания. Их цель добиться такого положения, чтобы процесс обезвоживания, по возможности, протекал без привнесения в него дополнительных химических реагентов из-за отсутствия достаточного производства последних непосредственно в России [31, 32, 35, 36, 68, 69].

Физическая модель электроосмоса для стационарного потока в отсутствие концевых и граничных эффектов

В — первая критическая точка сушки. Участок ВГ характеризует удаление физико-химически связанной влаги. На графике он представляет прямолинейную зависимость снижения интенсивности сушки от влажности. При этом часть энергии расходуется на преодоление сил связи воды с твердыми частицами. Г — вторая критическая точка. Участок ГД приобретает криволинейный характер, это обуславливается возрастающей затратой энергии на преодоление сил связи воды с твердыми частицами. Д — точка окончания сушки. Она показывает, что из осадка полностью удалена свободная, физико-механически и физико-химически связанная влага [77].

Осадок муниципальных сточных вод первоначально представляется коллоидной полидисперсной системой. Но при снижении влажности осадок приобретает свойства капилярно-пористых материалов. Как показывает опыт многих стран, которые активно занимаются обезвоживанием осадка путем сушки [112], на этот процесс требуется значительные затраты тепловой энергии.

Для увеличения водоотдачи можно изменить структуру твердой фазы осадков. Это достигается несколькими путями: коагуляцией их химическими реагентами, флокуляцией, введением присадочных материалов, термическим кондиционированием (замораживанием и оттаиванием), магнитной и электромагнитной обработкой. В результате данных методов происходит укрупнение частиц осадков, уменьшается площадь поверхности раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды. Вследствие этого снижается поверхностная энергия, и ослабляются силы связи воды с твердыми частицами. Происходит перераспределение форм связи влаги, увеличивается содержание свободной воды за счет уменьшения общего количества связанной.

Рассмотренный путь обезвоживания осадка требует ме ныпих затрат энергии непосредственно на станции аэрации, но затраты энергии на производство коагулянтов, их транспортировку, хранение компенсируют общие энергетические затраты.

Анализ рис. 2.2.2. показывает, что методом электроосмоса можно удалить значительное количество жидкости из объема осадка, не прибегая к использованию коагулянтов и при этом затраты энергии могут быть меньше, чем при использовании термической сушки. Как будет показано ниже, методом электроосмоса удаление влаги из осадка достаточно эффективно до влажности 72-75%, когда осадок из состояния суспензии переходит в состояние сильновлажного грунта. На рис. 2.2.3. этому состоянию соответствует точка В, характеризующая основную массу удаляемой воды.

Осадок — коллоидная система, состоящая из двух фаз: жидкой и твердой. То есть сырой осадок из первичных отстойников, активный ил и сброженный осадок являются лиозолями или гидрозолями, так как жидкой фазой в них является вода [18].

Электропроводность лиозолей слагается из электропроводности, обусловленной коллоидными частицами, и электропроводности ионов, присутствующих в системе. Таким образом, электропроводность осадков муниципальных сточных вод зависит от заряда, числа и подвижности коллоидных частиц и ионов, а также температуры.

В ходе опытов, проводимых с осадками, электропроводность сброженных осадков колебалась от 8 10 -10,5-10" Ом" /см для исходного осадка; до 1-Ю"3 - 2,65-10"3 OM VCM для обезвоженного осадка влажностью 80-78,5 %.

Разброс значений достаточно большой. Это говорит о том, что на электропроводность влияет множество факторов. Тем не менее можно -выделить следующую закономерность: чем ниже влажность, тем ниже и электропроводность.

Осадки сточных вод являются коллоидной системой, состоящей из двух фаз - дисперсной фазы (совокупности частиц осадка) и дисперсной среды (водного раствора электролитов). Система обладает электрокинетическими свойствами. Наиболее интересное свойство — явление электроосмоса.

В соответствии с современными представлениями электроосмос — это направленное движение ионов, создающих посредством сил вязкостного трения поток раствора, при воздействии внешнего электрического поля на капиллярную систему. Избыток ионов одного знака обусловлен наличием у границы раздела фаз двойного электрического слоя. На рис. 2.3.1 представлены эпюры скоростей в элементарном капилляре электроосмотического потока в момент наложения электрического поля.

Обезвоживание сброженного осадка на установке с боковой фильтрацией

Выше отмечалось, что наиболее распространенным способом обезвоживания осадков муниципальных сточных вод в Российской Федерации является их подсушивание на иловых полях. Однако, из-за невозможности вывоза осадков с иловых полей для полезной утилизации по причине их различной загрязненности, площади иловых полей катастрофически уменьшаются. Поэтому приходится отводить новые дополнительные территории для создания полигонов хранения уже подсушенного осадка, время обезвоживания которого в естественных условиях длится годами. Значительные территории иловых полей, дополнительные полигоны хранения подсушенного осадка в условиях городской черты создают большие проблемы для муниципальных служб.

Решение проблемы обезвоживания осадков с помощью дополнительных мероприятий может уменьшить площади иловых полей и оказаться достаточно эффективным для станций аэрации. Из многочисленных подходов к решению этой проблемы достаточно эффективным может оказаться способ электроосмоса, исследования которого проводятся как у нас в стране, так и за рубежом [2, 94, 105, 112, 131].

В работе приводятся результаты исследований интенсификации обезвоживания осадка сточных вод при помощи электрического поля в лотках, имитирующих иловые карты станций аэрации. Причем проведенные исследования преследовали своей целью несколько задач: 1) накопить опыт исследований по обезвоживанию осадка с помощью электрического поля; 2) подобрать необходимые материалы и параметры для оптимизации процесса обезвоживания; 3) предложить схему иловой карты для ее эксплуатационного использования.

Первоначально проводились опыты по обезвоживания уплотненного активного ила. Для опыта была смонтирована установка в виде лотка (рис. 2.3.3). Здесь рассматривалась модель иловой площадки длиной 55 см, шириной 25 см и глубиной 10 см; на расстоянии 7,5 см от торцевых стенок были выполнены перфорированные дрены диаметром 5 мм, которые работали с максимальным напором 8 см. Для устранения возможного проскока крупных частиц осадка через перфорации первоначально в качестве фильтра использовалась синтетическая фильтровальная ткань.

Для проведения опыта в лоток заливался уплотненный активный ил в объеме 12 л с влажностью 98,6 %. Чтобы оценить качественную работу фильтра, сначала опыт проводился без наложения электрического поля. Фильтрация жидкой фазы наблюдалась приблизительно в течение 15 минут, затем отток воды прекращался. Попытки интенсифицировать работу фильтра за счет наложения электрического поля не дали положительных результатов. Замена синтетической ткани на ткань "бельтинг" не изменила работу установки в лучшую сторону. В результате всего этого пришлось отказаться от использования тканевых фильтров и вести поиск металлических сеточных фильтров. В качестве фильтровальной сетки для всех дальнейших опытов была использована латунная сетка с размерами ячеек 0,16x0,16 мм [22]. Этой сеткой горизонтальные дрены лотка были обернуты с выполнением уплотнения около боковых стенок с целью предотвратить утечку активного ила.

В качестве источника постоянного тока использовался выпрямитель марки «В-24». На этой установке с сеточным фильтром выполнено три опыта. Первый без наложения электрического поля, второй и третий с подачей напряжения 16 и 24 В на дрены.

При фильтровании без приложения электрического поля опыт проводился в течение 6 часов, по истечении которых фильтрация практически прекратилась из-за забивки ячеек фильтровальной сетки мельчайшими частицами осадка. За указанное время выделилось 700 мл жидкости, и влажность ила снизилась до 98,52%.

После проведения указанного опыта фильтровальная сетка демонтировалась, промывалась и устанавливалась снова для проведения последующего опыта с подачей напряжения 16 В. За 6 часов работы установки влажность снизилась до 98,3%) при выходе фильтрата 2000 мл, что оказалось значительно продуктивнее по сравнению с отсутствием подачи электрического тока. Еще более значительный результат был достигнут за то же время при работе установки с напряжением 24 В (влажность 98 % и выход фильтрата около 3000 мл). Графики выхода фильтрата в зависимости от напряжения и времени работы установки представлены на рис. 3.1.1.

Анализ условий фильтрации через вертикальные дренажные сетки

Как только влажность осадка становится 75% и менее, начинается проявление осадка в виде сверхвлажного грунта с формированием пологой кривой депрессии. Выход грунтовой воды при этом может быть подсчитан по строгому уравнению Дюпюи [25] (рис. 4.1.1): V=K bt, (4.8) а где Крр — коэффициент фильтрации осадка в виде очень влажного грунта.

Величина коэффициента фильтрации этого осадка может быть принята равной с некоторой погрешностью величине коэффициента фильтрации сильно разложившегося торфа (к=0,01-0,05 м/сутки) [25]. Учитывая интенсификацию процесса фильтрации за счет воздействия электроосмоса, можно принять коэффициент фильтрации осадка в пределах 0,05-0,15 м/сутки. При значении коэффициента фильтрации 0,15 м/сутки (рис. 4.1.1) можно ожидать удаления воды в количестве:

а) для опыта раздела 3.2 -,2 Q=0,15-0,25- -=0,019-10 3 м3/сут v 2-0,165 J б) для опыта раздела 3.3 Q=0,15-0,25- -=0,016-10-3 м3/сут 2 0,165

В обоих случаях расчета выход дренажной воды чрезвычайно мал, об этом говорят, соответственно рис. 3.2.2 и 3.3.2, где кривые влажности после 60 часов осушения представляются практически прямыми горизонтальными линиями.

Из этого следует: способ электроосмоса имеет смысл только для первой стадии осушения, когда влажность осадка снижается с 92 до 75%.

Полученное уравнение определения времени обезвоживания осадка на иловой площадке (4.6) зависит от граничных размеров столба осадка, соответствующих влажности 92 и 72%. Исходя из этого, можно создать различные по высоте слои осадка, используя многократные наливы осадка влажностью 98-99% и слива отстоя с целью достижения влажности 92% до воздействия на осадок указанной влажности электроосмосом. При этом изменяются количественные значения интервалов налива осадка и слива отстоя, время процесса обезвоживания осадка до влажности 75% и объем заливаемого осадка в пределах одной иловой карты.

Для размеров иловой площадки, представленных в разделе 4.3, критерием оптимальности можно назначить производительность обезвоживания осадка на указанной площадке. В качестве примера расчета принята методика, предложенная в работе [54], в которой рассмотрена достаточно близкая по теме оптимизация процесса обезвоживания осадков сточных вод на фильтр-прессах. -102-В общем виде производительность иловой площадки можно определить по формуле: = f (4.9) где G - суммарный объем осадка, заливаемый в единичную иловую площадку (м3); Т - суммарное время нахождения осадка в пределах иловой площадки, включая его удаление с нее.

Продолжительность нахождения осадка в пределах иловой площадки складывается из нескольких составляющих: 2-гзалта " " Z OTCT 2Лслива 2Лобезвож 2 УЯ ( . 1UJ їслива — удаление жидкости, отфильтровавшейся сквозь вертикальные плоскости, занимает 1 сутки после окончания отстаивания; WsBcm — фильтрование от влажности осадка 92% до влажности 75% находится по формуле (4.6); 1уд — удаление осадка влажностью 75% из пределов иловой площадки, принята равным 1 суткам.

Для расчета рассмотрены 8 случаев заливки осадка в единичную иловую площадку, которые сведены в таблицу 4.1. По результатам этой таблицы подобран полиноминальный ряд [123], представленный на рис. 4.2.1.

Данный ряд имеет вид: L=-0,4779n4 + 10,851п3 - 93,472п2 + 353,01п - 106,18 (4.11) где п - количество заливок осадка. Сходимость данного ряда составляет »99%.

По результатам табл. 4.1 построен график на рис. 4.2.1, на котором можно видеть, что трехкратная, четырехкратная и пятикратная заливки осадка в единичную иловую карту приблизительно равноценны.

Похожие диссертации на Интенсификация обезвоживания осадка станции биологической очистки с помощью электроосмоса