СИСТЕМА ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОСАДКОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2024 года по МПК C02F11/18 B09B3/40 

Изобретение относится к термической переработке осадков биологической очистки сточных вод и может быть использовано на очистных сооружениях промышленных и коммунальных предприятий.

Прототипом является система обработки и сжигания осадка сточных вод, основанная на обезвоживании и сжигании осадков в печах с псевдоожиженным слоем, очистки дымовых газов на электрофильтрах и химической промывке щелочью в колоннах промывки, и содержащая технологически связанные между собой резервуар необезвоженного осадка, расходный бак флокулянта, насос-дозатор флокулянта, центрипресс, печь с кипящим слоем, блок золоотделения и газоочистки, дымовую трубу (Аксенов В.И., Мигалатий Е.В., Никифоров А.Ф. Переработка осадков сточных вод.- Екатеринбург: ГОУ УГТУ- УПИ, 2002, с. 75, рис. 11).

Основным недостатком известного устройства технологической схемы является то, что предложенный подход к очистке газовых сред характеризуется высокими энергетическими затратами, связанными с работой электрофильтров и отсутствием выработки дополнительной тепловой и электрической энергии, а также не производит глубокую очистку и достаточный уровень экологической безопасности газовых сред после термической утилизации..

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение указанного недостатка прототипа.

Техническим результатом является повышение энергетической эффективности термической утилизации осадков биологической очистки сточных вод.

Технический результат достигается тем, что система термической переработки осадков биологической очистки сточных вод, содержащая технологически связанные между собой накопитель шлама, центрифугу, накопитель избыточного активного ила, бункер обезвоженного осадка, печь с циркулирующим кипящим слоем, бункер сбора шлака, блок золоотделения и газоочистки, дымовую трубу, при этом центрифуга соединена с накопителем шлама и накопителем избыточного активного ила, причем печь с циркулирующим кипящим слоем соединена с бункером сбора шлака, согласно настоящему изобретению, снабжена бункером перемешивания осадка, экструдером, котлом-утилизатором тепла дымовых газов, паровой турбиной, электрогенератором, циклоном, распыливающим адсорбером, аппаратом ввода активного угля, бункером хранения активного угля, рукавным фильтром, а также потоком рециркуляции дымовых газов в печь с циркулирующим кипящим слоем и бункером сбора золы-уноса, инертного материала и продуктов реакции, бункером сбора шлака, при этом бункер перемешивания осадка соединен с накопителем шлама и накопителем избыточного активного ила, накопитель шлама соединен с бункером приготовления суспензии и распыливающим адсорбером, бункер сбора золы и продуктов реакций соединен с котлом-утилизатором тепла дымовых газов, циклоном, распыливающим адсорбером, рукавным фильтром.

Таким образом, технический результат достигается заменой осадка первичных отстойников на шлам водоподготовки, который позволяет повысить эффективность обезвоживания обводненного избыточного активного ила и использовать пар для выработки электрической энергии при сохранении эффективности термической утилизации осадка сточных вод. Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на котором представлена предлагаемая система термической переработки осадков биологической очистки сточных вод.

На фиг. 1 цифрами обозначены:

1 - накопитель шлама;

2 - накопитель избыточного активного ила;

3 -бункер перемешивания осадка;

4 - центрифуга;

5 - экструдер;

6 - бункер обезвоженного осадка;

7 - бункер инертного материала;

8 - печь с циркулирующим кипящим слоем;

9 - котел-утилизатор тепла дымовых газов;

10 - паровая турбина;

11 - электрогенератор;

12- циклон;

13 - распыливающий адсорбер;

14- бункер приготовления суспензии;

15 - аппарат ввода активного угля;

16 - рукавный фильтр;

17 - бункер хранения активного угля;

18 - дымовая труба;

19- бункер сбора золы-уноса, инертного материала и продуктов реакций;

20 - бункер сбора шлака.

Система термической переработки осадков биологической очистки сточных вод содержит технологически связанные между собой накопитель шлама 1, накопитель избыточного активного ила 2, бункер перемешивания осадка 3, оборудованный мешалкой, центрифугу 4, экструдер 5, бункер обезвоженного осадка 6, бункер инертного материала 7, печь с циркулирующим кипящим слоем 8, оборудованную подводом природного газа, котел-утилизатор тепла дымовых газов 9, циклон 12, распыливающий адсорбер 13, аппарат ввода активного угля 17, рукавный фильтр 16 и дымовую трубу 18. Печь с циркулирующим кипящим слоем 8 выполнена с возможностью отвода шлака в бункер сбора шлака 20. Котел-утилизатор тепла дымовых газов 9 соединен с паровой турбиной 10 и электрогенератором 11, при этом котел-утилизатор тепла дымовых газов 9, циклон 12, распыливающий адсорбер 13, рукавный фильтр 16 выполнены с возможностью отвода золы-уноса, инертного материала и продуктов реакций в бункер сбора золы-уноса, инертногомматериала и продуктов реакций 19. Аппарат ввода активного угля выполнен с возможностью подачи активного угля из бункера хранения активного угля 17. Распыливающий адсорбер 13 соединен с бункером приготовления суспензии 14, который в свою очередь соединен с накопителем шлама 1.

Система термической переработки осадков биологической очистки сточных вод работает следующим образом.

Шлам водоподготовки тепловых электрических станций подается в накопитель шлама 1, осадок биологической очистки сточных вод - избыточный активный ил влажностью 97% подается в накопитель избыточного активного ила 2. Шлам водоподготовки и избыточный активный ил подаются в бункер перемешивания осадка 3, где при помощи лопастной мешалки происходит их перемешивание. Затем перемешенные осадки направляются на обезвоживание в осадительную центрифугу 4 типа ОГШ, где влажность осадков снижается до 62%. Образующийся после центрифугирования фугат направляется на очистные сооружения. В результате предварительной обработки шламом и дальнейшего центрифугирования изменяется структура осадка избыточного активного ила. При отсутствии предварительной обработки шламом активный ил прочно удерживает влагу и характеризуется низкой влагоотдающей способностью, в то время как при введении шлама из избыточного активного ила извлекается коллоидно-связанная влага, в результате образуется твердая фаза, которая легко отделяется от фугата после центрифугирования.

Далее обезвоженный осадок подается в экструдер 5, куда также поступает ЛСТ (лигносульфонат технический), который используется в качестве связующего вещества для получения топливных гранул. После грануляции в экструдере 5 осадок поступает в бункер обезвоженного осадка 6 и затем в печь с циркулирующим кипящим слоем 8 на термическую утилизацию. Термическая утилизация гранул из бункера хранения 6 происходит в печи с циркулирующим кипящим слоем 8, который характеризуется эффектом псевдоожижения или «кипения» за счет восходящего газового потока и интенсивного перемешивания частиц с участием инертного материала (песка) из бункера инертного материала 7. Для воспламенения при пуске установки осуществляется подвод природного газа.

При использовании в печи с циркулирующим кипящим слоем 8 топливных гранул, на основе активного ила, шлама и связующего, происходит реакция термического разложения карбоната кальция при температуре 900-1200°С и дальнейшее связывание оксида серы с получением гипса с последующим его выносом.

В органической части активного ила также присутствуют соединения хлора, а также фтора. В кипящем слое соединения хлора и фтора подвергаются высокотемпературному разложению (пирогидролизу) с превращением в хлористый и фтористый водород, которые далее взаимодействуют с оксидами кальция по следующим реакциям:

Шлак из топки печи с циркулирующим кипящим слоем 8 отводится в бункер сбора шлака 20. При использовании системы термической утилизации требуется доочистка газовых выбросов.

После сгорания газы с температурой около 900-1200°С проходят котел-утилизатор тепла дымовых газов 9, в котором происходит нагрев химически обессоленной воды до состояния пара. Пар направляется на турбину 10, с помощью электрогенератора 11 вырабатывается электрическая энергия. Частично пар из теплофикационных отборов направляется на собственные нужды предприятия.

Достоинством этого подхода является возможность обезвреживания токсичных продуктов сгорания, которые образуются при сжигании. Газы, охлажденные до температуры 200-250°С, направляются на механическую очистку в циклон 12, в котором происходит улавливание золы, инертного материала, уносимого с дымовыми газами из котла- утилизатора тепла дымовых газов 9. После механической очистки в циклоне 12 газы направляются для адсорбционной очистки в распыливающий адсорбер 13, в котором осуществляется полная их доочистка от хлористого водорода, сернистого газа, оксидов азота, а также частично от полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов. Для проведения доочистки необходимо дозировать суспензию шлама из бункера приготовления суспензии 14 при условии хорошего перемешивания капель суспензии с уходящими газами, а также обеспечении тонкого распыливания суспензии. После распыливающего абсорбера 13 температура уходящих газов составляет 140°С.

При поглощении SO₂ шламом теплоэнергетики протекают химические реакции:

Удаление полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов частично происходит в распыливающем абсорбере 13 по следующим реакциям:

Доочистка от полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов осуществляется путем распыла активированного угля из бункера 17 в аппарате 15 перед рукавными фильтрами 16. Оставшаяся зола, а также непрореагировавший шлам и продукты химических реакций улавливаются с помощью рукавного фильтра 16.

Дисперсные компонентов из дымовых газов поступают из котла-утилизатора тепла дымовых газов 9, циклона 12, распыливающего адсорбера 13 и рукавного фильтра 15 в бункер сбора золы-уноса, инертного материала и продуктов реакций 19, после чего направляются на утилизацию в строительстве. Шлак, образующийся после сжигания топливных гранул в печи с циркулирующим кипящим слоем 8 отводится в бункер сбора шлака 20, а затем направляется на утилизацию.

После очистки дымовых газов с использованием рукавных фильтров 16 для очистки выбросов от оксидов азота в атмосферу применяется способ рециркуляции дымовых газов путем отбора 20-30% газовых сред из газохода и их подачи в зону активного горения печи с циркулирующим кипящим слоем 8. Этот подход позволяет снизить концентрацию оксидов азота в дымовых газах. После полной очистки уходящие газы направляются в дымовую трубу 18.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом, позволит повысить повышение энергетическую эффективность и минимизировать антропогенное воздействие загрязненных газовых сред на окружающую природную среду, при сохранении возможности термической утилизации осадка биологической очистки сточных вод -избыточного активного ила.

Изобретение относится к термической переработке осадков биологической очистки сточных вод и может быть использовано на очистных сооружениях промышленных и коммунальных предприятий. Система содержит технологически связанные между собой накопитель шлама, центрифугу, накопитель избыточного активного ила, бункер обезвоженного осадка, печь с циркулирующим кипящим слоем, бункер сбора золы, блок золоотделения и газоочистки, дымовую трубу. Центрифуга соединена с накопителем шлама и накопителем избыточного активного ила. Печь с циркулирующим кипящим слоем соединена с бункером сбора шлака. Система снабжена бункером перемешивания осадка и экструдером. Бункер перемешивания осадка соединен входом с накопителем шлама и накопителем избыточного активного ила, а выходом - с центрифугой. Экструдер соединен входом с центрифугой, а выходом - с бункером обезвоженного осадка. Экструдер снабжен подводом связующего, а печь с циркулирующим кипящим слоем - подводом инертного материала. Блок золоотделения и газоочистки выполнен в виде котла-утилизатора тепла дымовых газов, отводимых от печи с циркулирующим слоем, паровой турбины, электрогенератора, последовательно соединенных по потоку газа циклона, распыливающего адсорбера, аппарата ввода активного угля, соединенного с бункером хранения активного угля, рукавного фильтра, а также потока рециркуляции дымовых газов в печь с циркулирующим кипящим слоем и бункера сбора золы-уноса, инертного материала и продуктов реакции. Накопитель шлама соединен с распыливающим адсорбером через бункер приготовления суспензии. Бункер сбора золы-уноса, инертного материала и продуктов реакций соединен с котлом-утилизатором тепла дымовых газов, циклоном, распыливающим адсорбером, рукавным фильтром. Технический результат: повышение энергетической эффективности термической утилизации осадков биологической очистки сточных вод. 1 ил.

Система термической переработки осадков биологической очистки сточных вод, содержащая технологически связанные между собой накопитель шлама, центрифугу, накопитель избыточного активного ила, бункер обезвоженного осадка, печь с циркулирующим кипящим слоем, бункер сбора золы, блок золоотделения и газоочистки, дымовую трубу, при этом центрифуга соединена с накопителем шлама и накопителем избыточного активного ила, причем печь с циркулирующим кипящим слоем соединена с бункером сбора шлака, отличающаяся тем, что снабжена бункером перемешивания осадка, соединенным входом с накопителем шлама и накопителем избыточного активного ила, а выходом - с центрифугой, экструдером, соединенным входом с центрифугой, а выходом - с бункером обезвоженного осадка, при этом экструдер снабжен подводом связующего, а печь с циркулирующим кипящим слоем - подводом инертного материала, блок золоотделения и газоочистки выполнен в виде котла-утилизатора тепла дымовых газов, отводимых от печи с циркулирующим слоем, паровой турбины, электрогенератора, последовательно соединенных по потоку газа циклона, распыливающего адсорбера, аппарата ввода активного угля, соединенного с бункером хранения активного угля, рукавного фильтра, а также потока рециркуляции дымовых газов в печь с циркулирующим кипящим слоем и бункера сбора золы-уноса, инертного материала и продуктов реакции, при этом накопитель шлама соединен с распыливающим адсорбером через бункер приготовления суспензии, бункер сбора золы-уноса, инертного материала и продуктов реакций соединен с котлом-утилизатором тепла дымовых газов, циклоном, распыливающим адсорбером, рукавным фильтром.