bbk 000000

УДК 628.336.43

Кинебас А. К., Панкова Г. А., Васильев Б. В., Григорьева Ж. Л., Маскалёва С. Е., Рублевская О. Н., Рафалович Г. Н.

Обезвоживание осадков сточных вод на очистных сооружениях Санкт-Петербурга

Аннотация

Затронута актуальная проблема выбора современного метода обработки и утилизации осадков сточных вод. Рассказано о развитии технологии обезвоживания осадков на очистных сооружениях Санкт-Петербурга с использованием центрифуг, центрипрессов, декантеров. Приведены основные преимущества и недостатки обезвоживающего оборудования нового поколения фирм «Флоттвег» и «Вестфалия Сепаратор». На заводе по сжиганию осадка сточных вод Центральной станции аэрации используется оборудование совместного производства на основе комплектующих фирмы «Гумбольдт» и завода «КировЭнергомаш». Новое оборудование надежно в работе, обеспечивает качество обезвоженного осадка для сжигания в печах с кипящим слоем.

Ключевые слова

декантер , доза флокулянта , кек , обезвоживание , фугат , центрипресс , центрифуга

 

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

В начале 1970-х годов в Санкт-Петербурге велось интенсивное строительство сооружений по очистке сточных вод и обработке образующегося осадка. В тот период отечественными проектами предусматривалось оснащение линий обработки осадка барабанными вакуум-фильтрами. В качестве реагентов использовались хлорное железо и известь. Однако эти установки не могли максимально обеспечить обезвоживание осадка, поскольку не были полностью автоматизированы, и сам процесс проводился в неудовлетворительных санитарно-гигиенических условиях. Поэтому встал вопрос о выборе современного метода обработки и утилизации осадков сточных вод.

В Западной Европе широкое распространение получил метод обезвоживания осадков центрифугированием с использованием полимерных флокулянтов. На центрифуге, смонтированной специалистами из Германии и Водоканала Санкт-Петербурга на базе грузового автомобиля, были отработаны основные параметры технологического процесса обезвоживания осадка на малых сооружениях предприятия. По результатам этих работ было принято решение о закупке и установке в 1976 г. на канализационных очистных сооружениях г. Пушкина производительностью 41 тыс. м³/сут двух центрифуг S 2-1 западногерманской фирмы КХД «Гумбольдт». Эти установки успешно эксплуатировались в течение многих лет [1].

В 1978 г. была введена в эксплуатацию Центральная станция аэрации проектной производительностью 1 500 000 м³/сут. В состав оборудования цеха обезвоживания входило 14 центрифуг S 4-1 фирмы КХД «Гумбольдт» (рис. 1).

На Северной станции аэрации первоначально были установлены центрифуги ОГШ-1000 К-01 (рис. 2), которые имеют недостаточную защиту кромки шнека, поэтому срок их службы не превышает 5000 ч. Кроме того, эти установки имеют низкую эффективность, поскольку не приспособлены для работы с применением флокулянтов. Впоследствии эти центрифуги были заменены центрипрессами, демонтированными при строительстве Завода по сжиганию осадка на Центральной станции аэрации. Средние показатели обезвоживания осадков на центрифугах этой станции и очистных сооружений г. Пушкина приведены в табл. 1.

Основной проблемой эксплуатации центрифуг в тот период являлся довольно быстрый выход из строя шнеков по причине абразивного износа его кромок. Это связано с неудовлетворительной подготовкой осадка первичных отстойников к обезвоживанию на скоростных центрифугах (из-за неэффективной работы песколовок и решеток осадок содержит большое количество песка и отбросов). Для устранения этого недостатка выполнен ряд мероприятий. Для извлечения отбросов из сточной воды были установлены каскадные решетки с прозором 6 мм, оптимизирована работа песколовок. Построен цех гидроотмыва, в котором установлены гидроциклоны для более полного извлечения песка из осадка первичных отстойников, а также решетки с прозором 2 мм для процеживания сырого осадка. Аналогичные решетки смонтированы для процеживания подаваемой на обезвоживание смеси осадка из первичных отстойников с уплотненным активным илом.

Принятие решения по сжиганию осадков обусловило необходимость внедрения нового, более эффективного обезвоживающего оборудования, способного обеспечить влажность осадка 70–72%. При такой влажности осадок сгорает без добавления топлива. Перед началом реализации проекта по строительству заводов по сжиганию осадка, при работе которых концентрация обезвоженного осадка должна составлять 28–30%, на Центральной станции аэрации в 1992–1994 годах проводились промышленные испытания обезвоживающего оборудования различных фирм: «Альфа Лаваль» (США), «Гумбольдт» (Германия) и «Гинар» (Франция). По результатам испытаний оборудование фирмы «Гумбольдт» показало наиболее высокие технико-экономические показатели, что послужило основанием для реализации проекта совместного производства этого оборудования на заводе «КировЭнергомаш» в Санкт-Петербурге. Обезвоживающее оборудование на основе комплектующих фирмы «Гумбольдт» получило наименование центрипресс (рис. 3).

Цех обезвоживания осадков Центральной станции аэрации с центрипрессами представлен на рис. 4.

Центрипрессы, являвшиеся модификацией центрифуг, обладали рядом несомненных преимуществ по сравнению с центрифугами первого поколения:

• большой угол конусности ротора позволял удлинить его цилиндрическую часть, тем самым увеличивая поверхность осаждения;
• противоточное движение потоков осадка и фугата в полости ротора позволило отказаться от устройства фугатных каналов и дополнительного уплотнения между шнеком и барабаном, что существенно улучшало эксплуатационные характеристики центрифуги;
• меньший шаг лопастей в конической части шнека обеспечивал дополнительное уплотнение осадка при его транспортировке.

Основные конструктивные особенности центрипрессов, а также закономерности разделения осадка на фазы в центробежном поле одинаковы и подробно изложены в [2; 3].

По мере дальнейшего развития обезвоживающей техники возникла необходимость замены устаревшего оборудования современными центрифугами нового, третьего поколения. В качестве такого оборудования были испытаны, а затем введены в эксплуатацию центрифуги «Флоттвег» и «Вестфалия Сепаратор» (Германия). К характерным конструктивным особенностям центрифуг «Флоттвег» (рис. 5, табл. 1, табл. 2) относится наличие в шнеке двойного конуса, что повышает эффективность прессования и обеспечивает получение более сухого кека. Большой угол конуса (15–17), независимый привод (что дает возможность установки дифференциальной скорости шнека вне зависимости от скорости барабана) обеспечивают эффективную обработку весьма разбавленных (до 99%) и трудноразделяемых осадков. Это оборудование заменило устаревшие центрифуги на Центральной и Северной станциях аэрации. Наряду с центрифугами «Флоттвег» в Водоканале эксплуатируются центрифуги меньшей производительности фирмы «Вестфалия Сепаратор» (табл. 1, табл. 2). Ими оснащены введенные в эксплуатацию Юго-Западные очистные сооружения производительностью 230 тыс. м³/сут, а также ряд других, более мелких сооружений.

В настоящее время на очистных сооружениях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» эксплуатируется 23 центрифуги фирмы «Флоттвег» и 7 центрифуг фирмы «Вестфалия Сепаратор» разной производительности (рис. 6). Новое оборудование надежно в работе, обеспечивает качество обезвоженного осадка для сжигания в печах с кипящим слоем.

В табл. 1 приведены средние технологические показатели центрифугирования осадков сточных вод на очистных сооружениях Санкт-Петербурга. Основные технические параметры обезвоживающего оборудования представлены в табл. 2.

Ниже приводятся основные различия обезвоживающего оборудования двух последних поколений: центрипрессов СР 4-1.1, декантеров «Флоттвег», декантеров «Вестфалия Сепаратор».

Центрипресс СР 4-1.1

При наработке 15 тыс. часов необходим капитальный ремонт с выполнением следующих работ: полная разборка ротора с заменой опорных подшипников, камеры хлопьеобразования, баков стока, башмаков в окнах выгрузки, пластин на винтовой линии шнека с последующей балансировкой шнека (к началу проведения работ зазор между кромкой шнека центрипресса и ротором составлял более 5 мм по радиусу, при зазоре более 3 мм – снижение производительности центрипресса в 1,5 раза); балансировка барабана в сборе; замена загрузочного устройства, включая трубу подачи шлама и флокулянта; капитальный ремонт турбомуфты, планетарного редуктора, электродвигателей.

Декантеры «Флоттвег» Z6E-4/454 (установлены на Заводе сжигания осадка Центральной станции аэрации)

В настоящее время декантеры на Центральной станции аэрации Санкт-Петербурга имеют наработку от 18 000 до 26 700 ч. Капитальный ремонт не требуется. Износ кромки лопастей отсутствует (рис. 7). Декантер отличается простотой разборки на составные части и последующей сборки ротора, простотой периодического технического обслуживания. Потребление электроэнергии на 15% меньше по сравнению с центрипрессами СР 4-1.1.

В процессе эксплуатации декантеров «Флоттвег» для исключения отложений осадков и крупных включений в барабане специалисты компании «Флоттвег АГ» совместно с ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» (ЗАО «ПромЭксТрейдинг») доработали конструкцию загрузочной трубы декантера, исходя из свойств обрабатываемой смеси осадка. Также заводом-изготовителем рекомендованы и утверждены мероприятия для усиления защиты зоны выгрузки обезвоженного осадка (для продления срока службы элементов защиты декантеров).

Декантеры фирмы «Вестфалия Сепаратор» установлены на Юго-Западных очистных сооружениях, очистных сооружениях в Кронштадте и Пушкине (рис. 8).

Декантеры на ЮЗОС имеют наработку от 25 000 до 30 000 ч. Износ кромки шнека составляет 5–6 мм при гарантии 20 мм (рис. 9).

В течение первого года эксплуатации отмечена недолговечность элементов привода ротора. Этот недостаток устранен совместно специалистами Водоканала и фирмы-производителя. Декантеры имеют тоннельную конструкцию, что несколько усложняет монтаж (демонтаж) ротора и шнека. Отмечена быстрая истираемость элементов в зоне выгрузки кека.

Выводы

Обезвоживание осадков городских сточных вод на очистных сооружениях Санкт-Петербурга осуществляется высокоэффективным методом центрифугирования. Специалистами Водоканала накоплен огромный опыт по эксплуатации и обслуживанию оборудования.

 

 

 

Список цитируемой литературы

1. Медведев Г. П. Основные этапы развития об­работки осадков сточных вод в Санкт-Петербур­ге // Водоснабжение и сан. техника. 2003. № 4.
2. Кармазинов Ф. В., Гумен С. Г., Адам Ф., Феллер А. Обезвоживание осадков городских сточных вод на центрипрессах и камерных фильтр-прессах // Водоснабжение и сан. техника. 2001. № 4.
3. Кармазинов Ф. В. Отведение и очистка сточных вод Санкт-Петербурга. – СПб: Новый журнал, 2002.