EKOMTECH Projekt koncepcyjny układu higienizacji i aglomeracji osadów ściekowych.

Transkrypt

1 EKOMTECH Projekt koncepcyjny układu higienizacji i aglomeracji osadów ściekowych. Opracował: PPTHU EKOMTECH s.c Orzesze, ul. Żorska 162A Produkcja : Kobiór, ul. Centralna 56 SPIS TREŚCI: 1. Przeznaczenie układu 2. Opis metody 3. Budowa instalacji 4. Opis działania 5. Charakterystyka techniczno-konstrukcyjna 6. Parametry technologiczne UKŁAD AGLOMERACJI I HIGIENIZACJI OSADÓW ŚCIEKOWYCH 1. Przeznaczenie instalacji Projektowany układ aglomeracji i higienizacji osadów ściekowych, służy do jednoczesnego termicznego przetwarzania i zestalania osadów ściekowych z oczyszczalni komunalnych do postaci granulatu lub proszku, w jednostopniowym procesie fizykochemicznym w podwyższonej temperaturze, przy udziale tlenku wapnia. 2. Opis metody Przedstawiony proces zestalania i termicznego przetwarzania osadów polega na odpowiednim i szybkim ich mieszaniu i homogenizacji z proszkiem tlenku wapnia (wapno palone) CaO. W wyniku przebiegających reakcji chemicznych wapno reaguje z wodą zawartą w osadach, reakcja jest silnie egzotermiczna i temperatura procesu rośnie do 135 o -140 o C. Po wymieszaniu i homogenizacji osadów uwodnionych z wapnem palonym uzyskuje się suchy, hydrofobowy proszek lub granulat. Otrzymany produkt jest materiałem o właściwościach wodoodpornych, w którym substancje szkodliwe są zestalone w ziarnach i granulkach. Odbierany z reaktora-homogenizatora proszek (granulat) jest produktem, który może być wykorzystany jako polepszacz (nawóz) do celów rolniczych lub upraw leśnych. Ponadto może znaleźć zastosowanie przy produkcji cementu i materiałów budowlanych, w drogownictwie jako kruszywo lub materiał uszczelniający i stabilizujący podkłady pod drogi, czy też jako sorbent tlenków SOx, NOx ze spalin. Wreszcie - produkt ten może zostać wykorzystany jako warstwa pośrednia i zewnętrzna na składowiskach odpadów. Stały, sterylny i suchy produkt uzyskuje się dzięki wykorzystaniu ciepła reakcji hydrolizy wapna palonego oraz fizykochemicznej przemiany struktury osadu. Osady nadające się do utylizacji i wykorzystania tą metodą powinny zawierać minimum 30% wody, potrzebnej do hydrolizy wapna palonego CaO i podwyższenia temperatury procesu powyżej 135 o C. Zastosowane wapno palone CaO w cyklu szybkiej homogenizacji z osadem uwodnionym na skutek hydratacji, w procesie silnie egzotermicznym pochłania wodę zawartą w osadach, której nadmiar odparowuje.

2 Uwięzione w strukturze kryształów wapna składniki osadów mają znacznie ograniczoną możliwość migracji do środowiska naturalnego. Zużycie wapna jest uzależnione od zawartości wody w osadach, jak również wymagań stawianych przez odbiorców produktu. Otrzymany granulat można bezpiecznie składować, przechowywać i transportować, gdyż produkt ten jest materiałem hydrofobowym, odpornym na wodę. Może być nawet przechowywany całorocznie w pryzmach na wolnym powietrzu, bez wpływu na środowisko i bez wpływu środowiska na granulat. 3. Budowa instalacji 1. Silos na osad 1 szt 2. Układ transportu osadu 1 kpl 3. Lej pośredni osadu 1 szt 4. Podajnik ślimakowy podający osad do reaktora 1 szt, 5. Silos do magazynowania wapna 1 szt 6. Podajnik ślimakowy transportujący wapno 1 szt 7. Reaktor 1 szt 8. Podajnik taśmowy odbierający aglomerat 1 szt 3.1 Opis konstrukcji instalacji Układ aglomeracji i higienizacji osadów ściekowych składa się z trzech węzłów technologicznych : Węzeł magazynowania i transportu osadu. Składa się on ze zbiornika osadu z aktywnym dnem, które zagwarantuje bezproblemową ewakuację osadu. System transportu osadu ze zbiornika realizowany jest poprzez układ dwóch podajników ślimakowych, zbiornik pośredni (buforowy) oraz podajnik ślimakowy dozujący. Węzeł magazynowania, transportu i dozowania wapna. Wapno magazynowane jest w silosie. Transport wapna realizowany jest podajnikiem ślimakowym Węzeł aglomeracji i odbioru produktu. Składa się on z reaktora przepływowego oraz przenośnika taśmowego odbierającego produkt z mieszalnika. Sterowanie pracą wszystkich węzłów technologicznych linii realizowane jest poprzez swobodnie programowalny sterownik PLC. 4. Opis działania Układ przeznaczony jest do ciągłego przetwarzania osadów ściekowych przy udziale tlenku wapnia gdzie w wyniku reakcji egzotermicznej dochodzi do znacznego osuszenia osadu i utworzenia aglomeratu. Instalacja oparta jest o układ szybkiej homogenizacji substratów reakcji. Osad ściekowy zmagazynowany w zbiorniku o pojemności 10 m 3 za pośrednictwem systemu podajników ślimakowych zostaje przetransportowany do reaktora. Wapno zmagazynowane jest w silosie. Załadunek wapna odbywa się pneumatycznie poprzez układ załadunkowy. Silos wyposażony jest w układ, który przeciwdziała jego przeładowaniu oraz nadmiernemu wzrostowi ciśnienia. Pod silosem zainstalowany jest podajnik ślimakowy podający wapno do zbiornika buforowego reaktora zapewniając jego stabilną pracę. W początkowej części reaktora surowce (osady ściekowe) i wapno będą mieszane w proporcjach przewidzianych opracowaną przez producenta instalacji recepturą. Dla typowych osadów z komunalnych oczyszczalni ścieków dodatek wapna palonego kształtuje się w zakresie %, przy zawartości suchej masy w osadzie minimum 20 % (optymalnie zawartość ta wynosi ponad 22 %). Udział osadu w procesie wapniowania uzależniony jest od parametrów osadu oraz wapna i orientacyjnie wynosi ok. 70 % wagowych. Precyzyjne dozowanie osadów i wapna do reaktora będzie realizowane za pomocą dozowników ślimakowych pracujących w sposób ciągły z płynną regulacją posuwu. Podczas mieszania zachodzi reakcja wapna palonego (CaO) z wodą zawartą w cieczy osadowej przetwarzanych osadów. W wyniku tej reakcji powstaje wapno gaszone Ca(OH)2 i

3 wydziela się energia cieplna. Temperatura osadów może osiągnąć i przekroczyć nawet 130 C. Następuje higienizacja osadów ściekowych (zniszczenie patogenów). Czynnikiem odkażającym przede wszystkim jest wysoka temperatura i silnie alkaliczny odczyn. Powstająca w tym procesie energia ogrzewa całą mieszaninę i ułatwia pozbycie się wody zawartej w osadach ściekowych. W środkowej części reaktora będzie następowało rozdrobnienie cząstek surowca (osadu ściekowego) do jak najmniejszych średnic, a następnie ich otoczenie wapnem nie dopuszczając do tworzenia się masy o konsystencji ciasta. Reakcja wiązania wapna z osadem zachodzi tylko na styku powierzchni i jest tym mniejsza im większe jest uziarnienie cząstek. Przebiega więc w tym momencie proces wstępnej hydratacji (nie lasowania), pozwalający uzyskać po wymieszaniu wapna z osadem postać proszku, a nie ciasta. Produkt po hydratacji będzie odbierany za pomocą przenośnika taśmowego i transportowany na miejsce jego składowania w boksie do czasu transportu poza obręb zakładu do odbiorcy. Maksymalna ilość składowanego na terenie zakładu produktu wynosi ok. 500 m 3. Powstały produkt końcowy będzie miał w postać suchego ziarna (półgranulat lub granulat, wielkość granulek do 20 mm) niewymagający stosowania specjalnych środków ani procedur transportu i składowania. Produkt będzie zawierał do 30 % wapnia w postaci wodorotlenku wapnia, 46 % substancji organicznej oraz związki azotu, fosforu, potasu w formie organicznej. Zawartość azotu, fosforu i potasu zależy od surowca, z którego został wytworzony. 5. Charakterystyka techniczno-konstrukcyjna Podstawowe parametry instalacji, - parametry techniczne instalacji Wydajność 4,5 m 3 /h Masowy udział osadu oraz wapna w procesie: 70% masy osadu + 30% masy wapna; Masowy udział osadu w procesie wapniowania uzależniony jest od parametrów osadu oraz wapna. Pojemność zbiornika osadu 10 m 3 Pojemność zbiorników wapna 30m 3 Przy założeniu jedno zmianowej pracy instalacja jest w stanie wyprodukować m 3 produktu rocznie. 6. Parametry technologiczne. 6.1 Transport substratów. Surowiec: osady ściekowe z komunalnych lub przemysłowych oczyszczalni ścieków będą dowożone transportem kołowym dostawcy. Osady będą wstępnie ustabilizowane i mechanicznie zagęszczone do poziomu 20 % s.m.. Wapno dostarczane będzie cementowozami i ładowane pneumatycznie poprzez układ załadunkowy silosu. 6.2 Magazynowanie substratów. Wapno będzie magazynowane w silosie o pojemności 30 m 3 zabezpieczone przed zawilgoceniem. Osady będą magazynowane w zbiorniku zamkniętym o pojemności 10 m 3 znajdującym się wydzielonym magazynie osadów. 6.3 Parametry technologiczne substratów. Substratami reakcji są wapno palone wysokoreaktywne oraz komunalny osad ściekowy.

4 a) Wapno palonego mielone wysokoreaktywne : Własności chemiczne - CaO + MgO min. 92 % - MgO max 2 % - CO2 max 3 % Własności fizyczne - Reaktywność T sek. - Pozostałość na sicie 0,09 mm - max 15 % Każdorazowo dostawa powinna być jednorodna pod względem reaktywności (nie dopuszcza się mieszania wapna o różnej reaktywności celem uzyskania odpowiednich parametrów). b) Komunalny osad ściekowy : Osad ściekowy zagęszczony mechanicznie do 20 % s. m Parametry osadu będą miały bezpośredni wpływ na skład chemiczny produktu a jego parametry fizyczne na żywotność maszyn. 6.4 Parametry technologiczne produktu. Produktem końcowym procesu powinny być aglomeraty: stały, granulowany, zagęszczanie fizyko-chemiczne osadów pościekowych do minimum 60 % s. m., przy wstępnym zagęszczeniu mechanicznym wynoszącym 20 % s. m z jednorodnym składem ziarnowym, charakteryzujące się dobrą sypkością, niepylące w czasie transportu i składowania, o wielkości granulek do 20 mm. Wielkość ziarna otrzymanego produktu (granulatu) Wielkość ziarna granulatu zależy od parametrów prowadzenia procesu termicznego przekształcania osadów. W szczególności ilość dodawanego wapna, jak również uwodnienie osadu poddawanego procesowi ma znaczący wpływ na wielkość otrzymywanych granulek. Dla osadów z oczyszczalni ścieków komunalnych dodatek wapna palonego CaO kształtuje się w zakresie 15-30%, przy zawartości suchej masy w osadzie minimum 18%. Najlepiej, by zawartość ta wynosiła ponad 22%. Dla wymienionych parametrów można produkować granulat o wielkości ziarna od 0,1 do 20 mm 6.5 Parametry instalacji technologicznej. Proces technologiczny powinien zapewnić: a) pełną higienizację osadów komunalnych wapnem palonym wysokoreaktywnym, b) precyzyjną i intensywną homogenizację osadu poprzez odpowiednie elementy urządzenia, c) brak niekontrolowanego sklepiania się materiału w urządzeniu, d) odpowiednią recyrkulację mieszanki w urządzeniu celem zoptymalizowania procesu oraz kontroli czasu prowadzenia procesu, e) ciągłe odprowadzenie produktu w postaci sypkich, kruchych aglomeratów, f) pełne wbudowanie w strukturę osadu wapna palonego wysokoreaktywnego, g) kontrolę temperatury procesu poprzez zamontowany termometr, Reaktor do higienizacji i aglomeracji osadów ściekowych Wymagania dotyczące wyposażenia oraz jakości wykonania reaktora do higienizacji i aglomeracji

5 komunalnych osadów ściekowych: a) urządzenie stacjonarne zamontowane na konstrukcji wsporczej, b) urządzenie wyposażone w narzędzia mieszające gwarantujące pełną homogenizację osadu z wapnem wysokoreaktywnym, wykonane z odpowiednich materiałów gwarantujących bezawaryjną pracę urządzenia, c) urządzenia powinno zapewnić zagęszczanie fizyko-chemiczne osadów pościekowych do minimum 60 % s. m., przy wstępnym zagęszczeniu mechanicznym na prasie wynoszącym 20 % s. m. d) wykonane ze stali kwasoodpornej lub nierdzewnej wszystkich elementów części będących w kontakcie z reagentami i odpornych na temperaturę reakcji wynoszącej w granicach C (odporność temperaturowa do C), e) urządzenie wyposażone w precyzyjną stację dozowania wapna wraz z zasobnikiem buforowym z zamontowanymi czujnikami poziomu wapna zapewniające optymalne prowadzenie procesu, f) technologia procesu musi uwzględniać uwarunkowania wynikające z obiektów budowlanych (pomieszczenia, fundamenty, przejścia itp.), w których będą zainstalowane urządzenia jak również z uwarunkowań urządzeń towarzyszących. g) urządzenia będą zasilane osadem z silosu osadu, h) urządzenie powinno zapewniać odprowadzenie pary wodnej powstającej podczas procesu higienizacji na zewnątrz budynku

6 Monitoring pracy instalacji : Wizualizacja pracy instalacji graficzne przedstawienie instalacji ze wszystkimi zmiennymi stanami (poziomy materiałów w silosach, urządzenia znajdujące się w stanie PRACA, STOP, AWARIA) co umożliwi monitorowanie pracy instalacji. Operator powinien mieć możliwość pełnego sterowania instalacją przez układ wizualizacji. Dwa tryby pracy instalacji : automatyczny i ręczny. W trybie automatycznym system sterowania przejmuje całkowitą kontrolę nad procesem technologicznym. System sterowania kontroluje ilość podawanych składników w zależności od chwilowego obciążenia reaktora. W trybie ręcznym powinna istnieć możliwość włączenia i wyłączenia każdego napędu urządzenia. 6.6 Podstawowe parametry urządzeń zestawienie 1. Zbiornik osadu 10-1 szt Pojemność robocza zbiornika 10 m 3 Konstrukcja wsporcza : stal węglowa Zbiornik - stal nierdzewna 304, Dno aktywne ślimakowe, Napęd: 4 x 0,55 kw/ Klapa z napędem hydraulicznym, Szerokość klapy załadowczej mm Izolacja termiczna z systemem ogrzewczym, 2. System transportu osadu - 1 kpl Podajnik ślimakowy bezwałowy U285 mm Wersja : stal nierdzewna 304 Średnica podajnika: 250 mm Długość : mm Kat pracy : 0O Wydajność: 3,5 m 3 /h Typ podajnika: transportujący Materiał Transportowany: osad ściekowy Napęd: 1,5 kw/ 30 RPM od strony wylotu Podajnik ślimakowy bezwałowy U285 mm Wersja : stal nierdzewna 304 Średnica podajnika: 250 mm Długość : mm Kat pracy : 30O Wydajność: 3,5 m 3 /h Typ podajnika: transportujący Materiał Transportowany: osad ściekowy Napęd: 4 kw/ 30 RPM od strony wylotu

7 Zbiornik pośredni Pojemność zbiornika 4 m 3 Wersja : stal nierdzewna 304 Średnica podajnika: 250 mm Długość :2 600 mm Kat pracy : 0O Wydajność: 3,5 m 3 /h Typ podajnika: transportujący Materiał Transportowany: osad ściekowy Napęd: 2,2 kw/ 30 RPM Podajnik dozujący bezwałowy U285 mm (1szt) Wersja : stal nierdzewna 304 Średnica podajnika: 250 mm Długość : mm Kat pracy : 30O Wydajność: 3,5 m 3 /h Typ podajnika: transportujący Materiał Transportowany: osad ściekowy Napęd: 1,5 kw/ 30 RPM od strony wylotu 3. Silos wapna 30 1 szt Pojemność robocza zbiornika 30 m 3 Wykonanie : stal węglowa Konstrukcja wsporcza niska Balustrada ochronna na dachu, Drabina wejściowa, Właz kontrolny, Zawór bezpieczeństwa pod nadciśnienia, Zasuwa płaska Układ wspomagania wysypu, Filtr silosowy z regeneracja wkładów filtracyjnych, Układ załadunku zabezpieczający przed przesypaniem silosu Przewód załadowczy z zaworem odcinającym, Punktowy pomiar poziomu - 2 szt Kolor: RAL Podajnik ślimakowy 168 mm - 1 szt. Wykonanie : stal węglowa Średnica podajnika: 168 mm Długość podajnika mm Wydajność: 8 m 3 /h przy 90% wypełnieniu Typ podajnika: wybierający Materiał Transportowany: wapno palone Kat nachylenia: 30 st. Napęd: 3 kw/ 200 RPM od strony wlotu Kolor: RAL EKO Reaktor do pracy ciągłej 1 szt Wykonanie

8 Część robocza : stal nierdzewna 304 Konstrukcja wsporcza : stal węglowa Wydajność użytkowa : 4,5 m 3 /h Mieszany produkt: osad ściekowy z wapnem Ciężar usypowy produktu: 1 kg/l Mieszadło typ: narzędzia łopatkowe bez napawania Łożyska wału: w obudowach zewnętrznych z chłodzeniem sprężonym powietrzem, Załadunek: 1 wlot prostokątny Rozładunek: poprzez 1 otwór wylotowy Inspekcja: pokrywa inspekcyjna w bocznej części reaktora Napęd główny reaktora : 11 kw z przekładnia zębata kątowa Całkowita moc reaktora 12 kw Nom liczba obrotów silnika: N=1500/min. Wyposażenie dodatkowe 1: Czujnik temperatury TP 642 PTUKŁAD 6. Podajnik taśmowy odbierający - 2 szt Wydajność 10 m 3 /h Wykonanie : stal węglowa, Długość podajnika mm Wysokość podnoszenia 1,5 m Szerokość taśmy 500 mm Napęd :1,5 kw Prędkość taśmy : 0,3 m/s Taśma tkaninowo gumowa 400/2, 7. Układ wytwarzania i uzdatniania sprężonego powietrza Kompresor Śrubowy Gardner Denver HAFNER KA 2 10 Bar ze zbiornikiem 270lt i osuszaczem Wydajność 0,24 m 3 /min, ciśnienie 10 bar, moc silnika 2,2 kw Klasa sprężonego powietrza wg PN-ISO , Klasa zanieczyszczenie substancjami stałymi 4, Klasa zawodnienia 4, Klasa zaolejenia 3. Instalacja sprężonego powietrza. Sprężone powietrze będzie doprowadzone do pomieszczenia reaktora oraz na zewnątrz budynku w rejon silosu wapna. Przed każdym punktem odbiorczym instalacja będzie posiadać zawór sterowany ręcznie. Punkty odbiorcze instalacji sprężonego powietrza : - układ regeneracji wkładów filtracyjnych filtr silosowy, -układy uszczelnień reaktora, Układ wytwarzania i uzdatniania sprężonego powietrza będzie zainstalowany w pomieszczeniu technicznym. 7. Zapotrzebowanie czynników energetycznych 7.1 Energia elektryczna Zasilanie: 4x0,55 kw/400v Silos osadu dno aktywne 1x3 kw/400v Silos osadu napęd klapy, system grzewczy

9 1x1,5kW/400V System transportu osadu - Podajnik korytowy U285 1x4kW/400V System transportu osadu - Podajnik korytowy U285 1x2,2kW/400V System transportu osadu Zbiornik pośredni 1x1,5kW/400V System transportu osadu - Podajnik dozujący 1x3kW/400 V Podajnik ślimakowy wapna 1x12 kw/400v Reaktor EKO0300 1x1,5kW/400V Przenośnik taśmowy odbierający 1x 0,4 kw/400v Zasilanie szafy sterowniczej 1x2,2 kw Sprężarka