Ресурсоэффективность систем сгущения и обезвоживания активного ила и сырого осадка

Ресурсоэффективность систем сгущения и обезвоживания активного ила и сырого осадка

Профессор Ханс Дитер Хойслер

ООО «Хах Ланге»

194044, г. Санкт-Петербург, Финляндский пр-кт, дом № 4, лит.А

Бизнес-центр «Петровский форт», оф. 803

Тел.   (812) 458-56-00, Факс   (812) 458-57-00

Если задуматься о ресурсоэффективности процесса очистки стоков, первое, что приходит ум специалисту – экономия электроэнергии при эксплуатации систем аэрации в аэротенках.  Этот факт очевиден, так как на обеспечение аэрации тратится 55 – 65 % (а иногда значительно больше) всей расходуемой на очистном сооружении электроэнергии. Достижение экономии на данном этапе требует существенных затрат на пере- или дооснащение аэротенков: установку новых компрессоров, регулируемых задвижек или заслонок для контроля количества подаваемого кислорода, замену аэраторов (пластинчатых, тарельчатых или трубных), внедрение КИП и АСУ. Такие мероприятия проводятся, как правило, в рамках реконструкции и перехода очистного сооружения на технологии нитрификации/денитрификации. Данная тенденция наблюдается сегодня практически повсеместно.  

Однако на очистных сооружениях имеются дополнительные возможности для экономии, не подразумевающие комплексной реконструкции и позволяющие в короткие сроки сократить расходы без значительных инвестиций. Речь идет об оптимизации процессов обработки осадка - сгущения и обезвоживания.

·           Осадок/избыточный ил – побочные продукты процесса очистки стоков

·           Чем эффективнее процесс очистки, тем большее количества осадка/ила образуется

·           Обработка осадка/ила –  процесс, требующий значительных инвестиций

·           Оптимизация этого процесса позволяет достичь снижения затрат  за счет более эффективного использования ресурсов

Источник: компания Flottweg, г. Вильсбибург

1. Статическое сгущение в первичных/вторичных отстойниках

Рассморотим процессыстатического сгущения в первичных и вторичных отстойниках. Часто объем отстойника используется не оптимально.  Откачивающие насосы работают без перерыва 24 часа в сутки, независимо от высоты стояния осадка/ила в отстойнике. Высота стояния в этом случае достигает 20-30 см при глубине отстойника 5 м., при этом часто насос откачивает воду.

Это приводит к неоправданному повышениюзатрат на электроэнергию, быстрому износу откачивающих насосов, а также влияет на последующий процесс обработки/удаления осадка.

Эффективный процесс сгущения осадка невозможенпри его минимальной толщине. Сам процесс лучше всего проходит в так называемой «зоне сгущения», где происходит компрессия и консолидация хлопьев. Необходимо также учитывать одинаковый заряд хлопьев на границе раздела сред, который негативно влияет на процесс осаждения, так как хлопья отталкиваются друг от друга. Только в течение достаточного количества времени, за которое дистанция между отдельными хлопьями максимально сокращается, можно достигнуть необходимой плотности осадка/ила.

Заполненный на 50% отстойник гарантирует эффективное осаждение

Важно поддерживать оптимальное состояние осадка/ила в отстойнике при любых условиях эксплуатации. Для этого рекомендуется использовать датчик уровня, например Sonataxsc. Данный прибор непрерывно измеряет высоту стояния осадка в отстойнике ультразвуковым методом. Посредством контроллера sc 1000, соответствующий сигнал с датчика передается на откачивающий насос.

График откачки ила/осадка

Данная диаграмма показывает работу насоса, который включается раз в день после получения сигнала с датчика уровня.  

С помощью этого экономичного решения можно не только достичь значительной экономии, но и повысить надежность качества очистки. Это особенно важно учитывать при эксплуатации вторичных отстойников, где обеспечивается контроль возможного выноса ила перед водоприемником.

Дополнительная возможность для оптимизации работы отстойника – установка датчика взвешенных веществ, например Solitaxsc. Датчик врезается в отводящую трубу с помощью специальной арматуры и подключается к тому же контроллеру, что и уровнемер (контроллер sc1000 с возможностью подключения до 8 цифровых и 32 аналоговых сигналов). Уровнемер запрограммирован на 4 позиции вкл./выкл.: Min./Min., Min., Max. и Max./Max. Датчик взвешенных веществ - только на две: Min. и Max. Предположим, что показатели датчика уровня находятся в пределах установленных значений Min./Max. При этом концентрация взвешенных веществ в откачивающей трубе выходит за пределы Min. или Max. В этом случае датчик взвешенных веществ перенимает на себя ведущую функцию до тех пор, пока концентрация не достигнет необходимых показателей. Такая усложненная схема регулировки обеспечивает равномерную откачку осадка/избыточного ила и положительно влияет на последующие процессы обработки.  

2. Механическое сгущение избыточного ила

Для механического сгущения используются центрифуги, ленточные прессы, барабанные сепараторы и прочие похожие устройства. Целью оптимизации на данном этапе является эффективное использование флокулянта - дозирование прямо пропорционально поступившей концентрации взвешенных веществ. С помощью расходомера и датчика взвешенных веществ Solitaxscрассчитывается концентрация осадка, подающегося на центрифугу, и определяется оптимальное количество необходимого флокулянта.

В целях дальнейшей оптимизации процесса и повышения надежности качества очистки рекомендуется установка датчика (Solitaxsc) после центрифуги. Это необходимодля контроляконцентрации сухого вещества концентрата/фильтрата (важно исключать попадание промывных вод), а также концентрации обезвоженного осадка (установка возможна не на всех агрегатах). Такая система имеет значительное преимущество, так как различный состав осадка/ила может влиять на образование хлопьев (например, различное содержание органических веществ), что своевременно регистрируется датчиками на выходе.

Компания «Хах Ланге» разработала специальный модуль автоматизациипроцесса сгущенияW.T.O.S., готовое и простое в установке решение, не требующее программирования и сложных операций по его установке.  

Обеспечение постоянной концентрации сгущенного избыточного ила на выходе гарантирует экономию расходных материалов. Однако его значение возрастает, если после сгущения осадка/ила предусмотрена следующая ступень обработки. Традиционно избыточный ил смешивается с сырым осадком перед подачей в метантенки или в цех обезвоживания. Чтобы избежать разбавления концентрации осадка и увеличения его объема, сгущенный избыточный ил должен иметь одинаковую или более высокую концентрацию.  При этом следует избегать слишком высоких концентраций, так как мощность насоса резко снижается при содержании сухого вещества >6%. Таким образом, контроль концентрации сгущенного ила очень важен в процессе оптимизации механического сгущения.

3. Механическое обезвоживание сырого осадка/избыточного ила

Удаление осадка- процесс достаточно дорогостоящий. В целях примерной оценки, в зависимости от того или иного метода обезвоживания, мы исходим из следующих данных:

Использование в с/х целях            ≈200 €/Т по СВ

Дорожное строительство                ≈100 – 200 €/Т по СВ

Компостирование                            ≈150 – 300 €/Т по СВ

Сжигание                                          ≈200 – 500 €/Т по СВ

Свалка                                               ≈200 €/Т по СВ (в Германии с 2005 запрещено)

Следует подчеркнуть, что речь идет об ориентировочных ценах, которые регионально различаются.

Учитывая стоимость процесса обезвоживания, необходимо сделать его максимально эффективным.

Метод механического обезвоживания аналогичен методу механического сгущения и основан на использовании центрифуг. Так как для измерения концентрации обезвоженного осадка пока не существует достаточно надежных методов, данная схема не предусматривает автоматического контроля его концентрации на выходе.

Модуль автоматизации W.T.O.S.применяется, в том числе, для оптимизации процесса обезвоживания.  Экономия расходных материалов при его использовании может достигать 20 – 30 %. Разумеется, возможный потенциал эффективности зависит от индивидуальных особенностей каждого отдельного случая и требует предварительного обследования и оценки.

Наряду с экономией расходных материалов важно отметить значение концентрации сухого вещества на выходе. Повышение концентрации даже на 1% приводит к значительной экономии.

Пример из практики:

Оптимизация процессов обезвоживания осадка - это, несомненно, шаг в правильном направлении. Внедрение такой системы возможно без масштабных затрат,  инвестиций и в кратчайшие сроки.