Doświadczenia z eksploatacji suszarni osadów ściekowych oczyszczalni Orzegów w Rudzie Śląskiej

Transkrypt

1 Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Spółka z o.o. w Rudzie Śląskiej Oczyszczalnia ścieków Orzegów Doświadczenia z eksploatacji suszarni osadów ściekowych oczyszczalni Orzegów w Rudzie Śląskiej Mariusz Wypler Rafał Kopiec Metody zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych Katowice, 19 marca 2012 r.

2 Charakterystyka oczyszczalni ścieków Orzegów Oczyszczalnia ścieków Orzegów jest jedną z trzech oczyszczalni zlokalizowanych na terenie miasta Ruda Śląska, jaką eksploatuje Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Sp. z o.o. Historia oczyszczalni sięga lat 60 ubiegłego wieku. Była to początkowo oczyszczalnia typowo mechaniczna, która 10 lat później została zmodernizowana na układ mechanicznobiologiczny z osadnikami Imhoffa oraz złożami biologicznymi. Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Spółka z o.o. w Rudzie Śląskiej Oczyszczalnia ścieków ORZEGÓW

3 Charakterystyka oczyszczalni ścieków Orzegów Modernizacja obiektu ze zmianą technologii ze złóż biologicznych na osad czynny została zrealizowana w latach w ramach dofinansowania z Funduszu Spójności i środków Miasta Ruda Śląska (Projekt 2001/PL/16P/PE/027 Oczyszczanie ścieków Ruda Śląska. Oczyszczalnia o przepustowości m 3 /d obsługuje zlewnię zamieszkiwaną przez ok mieszkańców. W ramach projektu wybudowano suszarnię osadów ściekowych, przyjmującą odwodnione osady powstające z oczyszczania ścieków w ilości ok m 3 /d. Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Spółka z o.o. w Rudzie Śląskiej Oczyszczalnia ścieków ORZEGÓW

4 Charakterystyka oczyszczalni ścieków Orzegów Część osadowa W zakresie gospodarki osadowej modernizacja oczyszczalni objęła: budowę 3 zbiorników uśredniających osad nadmierny, budowę węzła mechanicznego zagęszczania i odwadniania za pomocą pras taśmowych z nadstawką zagęszczającą, budowę stacji przyjmującej osady odwodnione z pozostałych dwóch obiektów oczyszczalni, budowę instalacji do suszenia osadów za pomocą suszarni taśmowych wraz z kotłownią wytwarzającą ciepło do procesu suszenia Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Spółka z o.o. w Rudzie Śląskiej Oczyszczalnia ścieków ORZEGÓW

5 Parametry techniczne instalacji Suszarnia w Rudzie Śląskiej została wykonana dla suszenia całej ilości osadów odwodnionych powstających na trzech eksploatowanych przez Przedsiębiorstwo oczyszczalniach. Ilości osadów z poszczególnych obiektów kształtują się następująco: ilość osadów do wysuszenia z oczyszczalni Orzegów 15,8 m 3 /d ilość osadów do wysuszenia z oczyszczalni Barbara 17,8 m 3 /d, ilość osadów do wysuszenia z oczyszczalni Halemba Centrum 21,0 m 3 /d Proces suszenia prowadzony jest na dwóch niezależnych ciągach technologicznych. Założono, iż min. zawartość suchej masy w osadzie odwodnionym wprowadzanym do suszarni wyniesie 20%, zaś wyprowadzona z suszarni nie mniej niż 80%. Wydajność nominalna eksploatowanych suszarni wynosi: 455,5 kg s.m./h, tj. 56,5 m 3 /d osadu o zawartości 20 % s.m.). Pozwala to na odparowanej wody z suszonego osadu w ilości ok. 1850kg H 2 O/h. Nośnikiem energii termicznej dla suszarni jest gaz ziemny jednostkowe zapotrzebowanie na energię termiczną nie przekracza 0,9 kwh/kg H 2 O.

6 Suszenie osadów ściekowych Stacja odbioru osadów odwodnionych

7 Stacja odbioru osadów odwodnionych Do stacji odbioru osadu odwodnionego kierowane są wyłącznie osady nadmierne: z oczyszczalni Orzegów za pomocą przenośników ślimakowych z oczyszczalni Barbara i Halemba Centrum dowożone własnym transportem samochodowym

8 Stacja odbioru osadów odwodnionych Dwa zbiorniki żelbetowe o wymiarach: 4m x 3,8m x 3,5m i objętości czynnej 45m 3 każdy.

9 Stacja odbioru osadów odwodnionych i transport osadu System wybierania osadu ze zbiornika wykonany jako tzw. ruchome dno, w skład którego wchodzi stalowa podłoga wynosząca wraz z siłownikami i jednostką hydrauliczną o mocy 4 kw oraz przenośnik ślimakowy o mocy 4 kw zabudowany poniżej ruchomego dna, który kieruje osad odwodniony do pompy ślimakowej.

10 Suszenie osadów ściekowych Schemat technologiczny procesu suszenia

11 Doprowadzenie osadu odwodnionego Osad odwodniony tłoczony jest do suszarni dwustopniowo, za pomocą pomp ślimakowych. Pompa pierwsza o mocy 6,6 kw i ciśnieniu tłoczenia bar podnosi osad z poziomu ok. 4 m rurociągiem Dn150 do zbiornika zasypowego pompy zlokalizowanej na poziomie suszarni.

12 Suszenie osadów ściekowych Transport osadu odwodnionego doprowadzenie do suszarni Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Spółka z o.o. w Rudzie Śląskiej Oczyszczalnia ścieków ORZEGÓW

13 Doprowadzenie osadu odwodnionego Transportowany osad z poziomu 4m poprzez mieszacz dwuwałowy o długości 2,5 m i mocy 2,2 kw trafia do zbiornika buforowego pompy ślimakowej o pojemności 2,5 m 3. Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Spółka z o.o. w Rudzie Śląskiej Oczyszczalnia ścieków ORZEGÓW

14 Doprowadzenie osadu odwodnionego Do zbiornika buforowego pompy ślimakowej za pomocą przenośnika, trafia również granulat wysuszony poddany wcześniejszemu rozdrobnieniu w rozdrabniaczu (2,2kW).

15 Doprowadzenie osadu odwodnionego Osad odwodniony o zawartości 19-21% s.m. lub w przypadku pracy suszarni z recyrkulacją osadu wysuszonego (sucha masa na poziomie 25-28% s.m.) tłoczony (ciśnienie bar) jest pompą ślimakową (11kW) do urządzenia rozkładającego osad na górnej taśmie suszarki.

16 Suszenie osadów ściekowych Rozdział osadu w suszarni

17 Rozdział osadu w suszarni Osad odwodniony przeciskany jest przez tzw. matrycę, powstają nitki osadu, które za pomocą rozdzielacza są równomiernie rozkładane na całej szerokości górnej taśmy. Grubość rozkładanej warstwy osadu wynosi ok. 4-7 cm. Czyszczenie sita dystrybutora 1 do 2 razy na dobę (czynność trwa ok minut - bez konieczności wyłączania suszarni).

18 Rozdział osadu w suszarni Ważnym elementem jest, aby osad posiadał strukturę przestrzenną, pozwalającą na przepływ suszącego powietrza przez osad, a jednocześnie w pełni pokrywał całą czynną powierzchnię górnej taśmy.

19 Suszenie osadów ściekowych Schemat technologiczny procesu suszenia

20 Proces suszenia osadów Suszarnia taśmowa, z wymuszonym obiegiem ciepłego powietrza o temp. ok. 100 o C, które przepływa przez rozłożony osad na przesuwających się taśmach (2 szt.), wyposażona jest w część wejściową oraz zrzut osadu wysuszonego, dwa segmenty środkowe i segment przerzucający. W końcowej części suszarni osad zostaje schłodzony świeżym powietrzem do temp. poniżej 50 o C. Czas zatrzymania osadu w suszarni wynosi ok. 1,5 2 godzin.

21 Proces suszenia osadów

22 Proces suszenia osadów W obrębie suszarni zabudowane są dwa wymienniki woda-powietrze o mocy 450 kw każdy, zasilane wodą grzewczą o temp. 120 o C. Wymiary pojedynczego wymiennika: 4 m x 2,5 m x 0,19 m.

23 Proces suszenia osadów Cyrkulacja powietrza suszącego

24 Proces suszenia osadów Istotą suszenia jest ciągła cyrkulacja gorącego powietrza wewnątrz suszarni. Suszarnia wyposażona jest w 4 wentylatory powietrza obiegowego o mocy 18,5 kw każdy i wydajności do m 3/ h, które odpowiedzialne są za cyrkulację powietrza suszącego (obiegowego). Proces suszenia prowadzony jest przy podciśnieniu (powoduje to zhermetyzowanie cyrkulacji powietrza technologicznego), które uzyskiwane jest dzięki pracy wentylatora powietrza odlotowego (wydajność 8400 m 3/ h, moc 11 kw).

25 Energia cieplna do procesu suszenia Energia termiczna niezbędna do suszenia osadów powstaje ze spalania gazu ziemnego w kotle gazowym o mocy 2MW. Kocioł gazowy podgrzewa wodę krążącą w układzie zamkniętym. Obiegi powietrza suszącego zostały wyposażone w rekuperatory (wymienniki płytowo-krzyżowe) do odzysku ciepła z powietrza odlotowego. Ciepło odebrane w tym wymienniku przekazywane jest na wstępne podgrzanie strumienia powietrza świeżego doprowadzanego w sposób ciągły do suszarni.

26 Suszenie osadów ściekowych Transport osadu wysuszonego

27 Suszenie osadów ściekowych Transport osadu wysuszonego Wysuszony osad ściekowy transportowany jest za pomocą bezwałowych przenośników ślimakowych poziomych i pionowych bezpośrednio na naczepę samochodową.

28 Transport osadu wysuszonego

29 Suszenie osadów ściekowych Oczyszczanie powietrza odlotowego

30 Oczyszczanie powietrza odlotowego Usuwane powietrze z suszarni zostaje wstępnie schłodzone w wymienniku krzyżowo-płytowym. Po przejściu przez rekuperator powietrze odlotowe wprowadzane jest do płuczki (skruber) od dołu, a od góry rozpryskiwana jest woda technologiczna poprzez system dysz zraszających. Powoduje to obniżenie temperatury powietrza odlotowego, wykroplenia zawartej w nim pary wodnej oraz zatrzymania cząstek pyłów osadu porywanego przez powietrze odlotowe. Wykroplony kondensat opada wraz z chłodzącą wodą technologiczną na dno płuczki, skąd jest odprowadzany do kanalizacji wewnętrznej.

31 Oczyszczanie powietrza odlotowego Powietrze po ochłodzeniu i wykropleniu wilgoci w skruberze jest kierowane do biofiltrów w celu oczyszczenia z zapachów. Ilość biomasy w pojedynczym biofiltrze wynosi 93m 3.

32 Sterowanie procesem suszenia Proces suszenia prowadzony jest w trybie automatycznym. Przed uruchomieniem suszarni należy określić jej wydajność w funkcji ilości podawanego osadu odwodnionego, zawartość suchej masy osadu na wejściu do suszarni (określoną laboratoryjnie) oraz wymaganą zawartość suchej masy osadu na wyjściu (pomiar on-line).

33 Sterowanie procesem suszenia Do najważniejszych parametrów monitorowanych podczas pracy oprócz wydajności poszczególnych urządzeń regulowanych poprzez falowniki i wskazań poziomów osadów w zbiornikach należą: zawartość wilgoci osadu wysuszonego wraz z jego temperaturą, temperatury powietrza wewnątrz suszarki (6 pomiarów), temperatury czynnika grzewczego (gorąca woda), temperatury powietrza odlotowego, temperatury powietrza po schłodzeniu, zawartość pyłu w powietrzu odlotowym, prędkości przepływu powietrza odlotowego

34 Bezpieczeństwo procesu suszenia Sterowanie pracą suszarni odbywa się za pomocą paneli dotykowych zabudowanych na drzwiach szaf sterowniczych suszarni lub za pomocą paneli przenośnych możliwych do podłączenia w trzech różnych miejscach suszarni.

35 Suszarnia wyposażona jest w zabezpieczenia przeciw powstaniu samozapłonu suszonego osadu, oraz przeciw nadmiernemu wzrostowi zapylenia. Wzrost temperatury lub stężenia pyłu powyżej określonego poziomu powoduje uruchomienie instalacji natryskowej do schłodzenia osadu i obniżenia temperatury. Bezpieczeństwo procesu suszenia Do instalacji tej doprowadzona jest woda wodociągowa, uruchomienie czy też prowadzenie procesu suszenia jest możliwe, jeżeli ciśnienie wody wodociągowej gwarantuje poprawną pracę instalacji zraszającej.

36 Bezpieczeństwo procesu suszenia Duże możliwości regulacyjne: zatrzymanie suszarni z osadem w środku, zatrzymanie suszarni z opróżnieniem z osadu, zatrzymanie urządzenia z myciem taśm i wanien z nagromadzonego pyłu, zatrzymanie chwilowe (podmiana samochodu, czyszczenie dystrybutora), możliwość pracy instalacji z zawracaniem osadu wysuszonego lub bez recyrkulacji suszu. Ponowny start suszarni po zatrzymaniu czas na osiągnięcie odpowiedniej temperatury w suszarni (ok min w zależności od stopnia wychłodzenia kotła gazowego).

37 Doświadczenia eksploatacyjne Jednostka Zakres otrzymywanych wyników Wartości średnie Uwodnienie osadu po prasach % H 2 O 78, ,0 Zawartość wilgoci w osadzie wysuszonym Zużycie energii cieplnej na 1 kg odparowanej wody Zużycie energii elektrycznej na 1 kg odparowanej wody Zużycie gazu ziemnego na tonę osadu odwodnionego [20% s.m.] % H 2 O ,0 kwh/kgh 2 O kwh/kgh 2 O 0,7265 0,8384 0,0692 0,0763 m 3 /Mg ,7714 0,073

38 Eksploatacja zbiornika osadów odwodnionych Zbiornik osadów odwodnionych winien pełnić rolę bufora, jednak na podstawie 3 letnich doświadczeń jego eksploatacja odbywa się poprzez pracę w dolnych zakresach wypełnienia osadem odwodnionym, przy zachowaniu ciągłości odbioru do suszarni. Zmagazynowany osad w takim zbiorniku, przy wyłączonej już przez okres 8-10 dni suszarni po ponownym jej uruchomieniu występują duże trudności w rozdziale na górnej taśmie i otrzymanie odpowiedniej struktury przestrzennej, co skutkuje kolejnymi problemami w dalszym procesie.

39 Doświadczenia eksploatacyjne Wybór odpowiedniego miejsca zabudowy sond pomiarowych w urządzeniach okołosuszarnianych, transportujących osad odwodniony (wykraplanie wilgoci) odpowiedni kąt pochylenia, łatwy dostęp. Odpowiednia jakość i ilość (ok m 3 /d) wody do czyszczenia urządzeń (ścieki oczyszczone) skruber, dysze płukania taśm i wanien suszarni. Monitoring parametrów suszenia ilość powietrza odprowadzanego z układu, prędkość natężenia przepływu powietrza. Zmniejszenie tej wartości powoduje krążenie w obiegu suszarni powietrza o dużej wilgotności, co w konsekwencji prowadzi do wykraplania się wody wewnątrz suszarki i znaczne pogorszenie jakości produktu finalnego.

40 Doświadczenia eksploatacyjne Utrzymanie w odpowiednim stanie technicznym sit dystrybutora. Ważnym parametrem, ale nie decydującym jest ciśnienie tłoczenia osadu na pompie dozującej osad odwodniony (12-16 bar). Pod uwagę należy również wziąć strukturę wytwarzanych nitek. Brak odpowiedniej struktury wytwarzanego makaronu powoduje perturbacje w procesie, wysuszenie osadu z zewnątrz z jednoczesnym niedosuszeniem jego wnętrza, co z kolei wpływa na trudności w transporcie takiego medium. Parametr niezwykle ważny przy niejednorodnym osadzie dowóz osadów z różnych oczyszczalń.

41 Doświadczenia eksploatacyjne ZBYT SZYBKIE PRZESUSZENIE WARSTWY OSADU NA GÓRNEJ TAŚMIE. ZAKŁÓCENIA PRZESYPU OSADU Z GÓRNEJ NA DOLNĄ TAŚMĘ.

42 Doświadczenia eksploatacyjne Doprowadzenie osadu do suszarni wąż elastyczny materiał eksploatacyjny (wymiana co ok. 1,5 2 lat).

43 Doświadczenia eksploatacyjne transport osadu wysuszonego Niedosuszenie osadu (zawartość s.m. na poziomie ok %) powoduje oblepianie spiral przenośników, zakłócenia ich osiowości oraz możliwość deformacji. Wysuszony osad materiał bardzo twardy, uwagę należy zwrócić na jakość wykonania wykładzin (szczeliny między wykładziną a obudową przenośnika), zwłaszcza w miejscach przesypów, połączeń przenośników.

44 Doświadczenia eksploatacyjne Awarie pionowych przenośników transportujących osad wysuszony.

45 Zmiana konstrukcji przenośników pionowych Doświadczenia eksploatacyjne Zmiana miejsce mocowania napędów elektrycznych, spiral z pchających na ciągnące. Zmiana konstrukcji miejsca przesypu przenośnika pionowego Pochylenie przenośników o ok. 8 o w pierwotnej wersji przenośniki były całkowicie pionowe

46 Wrażliwość procesu suszenia na zmiany jakości osadu Oznaczenie Jednostka Rok 2009 Rok 2010 Sucha masa osadu Substancje organiczne % 84,5 81,8 % s.m. 58,5 69,7 Ciepło spalania kj / kg Wartość opałowa (stan analityczny) Wartość opałowa (stan roboczy) kj / kg kj / kg

47 Wrażliwość procesu suszenia na zmiany jakości osadu Susz o zawartości części organicznych na poziomie 60 % Susz o zawartości części organicznych na poziomie 70 %

48 Wrażliwość procesu suszenia na zmiany jakości osadu Zwiększona zawartość części organicznych w osadzie powoduje utrudnienia z odbiorem osadu wysuszonego przez przenośnik ślimakowy powstają trudno łamiące się płyty suszu konieczność zabudowy dodatkowego urządzenia w postaci wolnoobrotowego rozdrabniacza.

49 Posumowanie Proces suszenia jest procesem nowym na polskich oczyszczalniach, wydaje się, iż pomimo sporych kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych powoli zacznie być rozpatrywany jako kolejny etap przeróbki w oczyszczalniach, zwłaszcza dla średnich lub dużych obiektów. Dla całego Miasta Ruda Śląska w zakresie gospodarki osadowej znacznie zmniejszono końcową ilość powstających osadów ściekowych (ok. 4-5 krotnie). Obecnie osad wysuszony nie jest zagospodarowany jako odpad w procesie rekultywacyjnym, lecz trafia do zakładu produkcji paliw alternatywnych. Specyfikacja techniczna w zakresie budowy suszarni powstała w Zaletą suszarni opartej na technologii suszenia średniotemperaturowego jest możliwość jej wyłączania i włączania w dowolnej chwili. Nawet zatrzymanie suszarni na okres dwóch tygodni z osadem w środku nie powoduje żadnych komplikacji przy ponownym jej uruchomieniu. Zbudowana u nas instalacja nie wymaga restrykcyjnych zabezpieczeń pod względem p-poż. i wybuchowości.

50 Posumowanie Instalacja posiada duże możliwości regulacyjne. Zastosowanie suszenia pośredniego pozwala dostosować instalację do innego źródła ciepła, bez konieczności ingerencji w urządzenia suszarni. W przypadku budowy instalacji dwóch niezależnych ciągów technologicznych należy przeanalizować montaż łączników (by-pass) obydwu nitek tak, aby w przypadku awarii jednej suszarni istniała możliwość usunięcia osadu mokrego z zalegających zbiorników buforowych. Ważnym elementem przy podejmowaniu inwestycji w zakresie suszenia jest fakt, aby dostawca obojętnie jakiej technologii procesu suszenia był odpowiedzialny kompleksowo za projekt, dostawę i montaż całej linii, włączając w to AKPiA, system doprowadzenia osadu odwodnionego jak i sposób wyprowadzenia osadu wysuszonego.

51 Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Spółka z o.o. w Rudzie Śląskiej Oczyszczalnia ścieków Orzegów Dziękujemy za uwagę