GOSPODARKA OSADAMI Zajęcia VI Usuwanie wody z osadów (odwadnianie) dr inż. Stanisław Miodoński
Sprawy organizacyjne terminy zaliczenia Odwadniane Suszenie Spalanie Monitoring osadów
Sprawy organizacyjne terminy zaliczenia I termin II termin
Odwadnianie osadów Wprowadzenie Opis istniejących rozwiązań Naturalne metody odwadniania Mechaniczne metody odwadniania Rozwiązania dla małych obiektów Wirówki
Dlaczego odwadniamy osady ściekowe? Znaczne zmniejszenie objętości osadów ściekowych. Możliwość wywozu transportem otwartym? Łatwiejsze składowanie i/lub magazynowanie. Obniżenie kosztów rozwiązania problemu osadów ściekowych.
Dlaczego odwadniamy osady ściekowe? Przykładowa dobowa produkcja osadów na oczyszczalniach ścieków Oczyszczalnia 20 000 RLM, produkcja 10t/d, koszt wywozu 60zł za tonę Koszty wywozu osadów 600 zł dziennie Koszty wywozu osadów 220 000 zł rocznie Oczyszczalnia 80 000 RLM, produkcja 30t/d, koszty wywozu 55zł za tonę Koszty wywozu osadów 1650 zł dziennie Koszty wywozu osadów 600 000 zł rocznie
Sposoby odwadniania osadów Odwadnianie Naturalne Mechaniczne Poletka osadowe Prasy Wirówki Laguny osadowe Filtracyjne Komorowe Śrubowobębnowe Cylindrycznostożkowe Jednotaśmowe Cylindryczne* Dwutaśmowe *Cylindryczne z nieperforowanym bębnem Talerzowe (dyskowe)
Naturalne metody odwadniania osadów Metody naturalne nie są wykorzystywane w nowoczesnym projektowaniu jako metody odwadniania osadów Poletka osadowe występowały zwykle na małych i średnich oczyszczalniach Dzisiaj wykorzystywane jako magazyny składowe osadów
Laguny osadowe/poletka osadowe
Poletka osadowe
Laguny osadowe
Prasy filtracyjne jednotaśmowe Wyciskanie wody odbywa się poprzez bezpośredni kontakt osadu z wałkami odwadniającymi Stosowane na modernizowanych małych i średnich oczyszczalniach ścieków Niskie efekty odwadniania 12-18%
Ozn. Opis 1. Silnik napędu prasy 2. Króciec doprowadzenia osadu 3. Tablica kontrolna 4. Pompa 5. Króciec sprężonego powietrza 6. Materiał filtracyjny 7. Polietylowy nóż 8. Tkanina filtracyjna bębna 9. Spirala Archimedesa 10. Silnik napędu zagęszczacza 11. Zsyp na taśmę 12. Napinacze pneumatyczne 13. Wylot filtratu do kanalizacji 14. Wylot filtratu z zagęszczacza 15. Wałek korekcyjny 16. Przesuw boczny taśmy 17. Cylinder perforowany
Prasy filtracyjne wielotaśmowe Najczęściej stosowane rozwiązanie na komunalnych oczyszczalniach ścieków Wyróżniamy prasy: Niskociśnieniowe (2-6 bar) Średniociśnieniowe (6-15 bar) Wysokociśnieniowe (15-30 bar) Wyciskanie wody z osadów odbywa się poprzez umieszczenie osadu pomiędzy dwoma taśmami filtracyjnymi napiętymi w układzie walców Zadowalające efekty odwadniania 20-25%
FOTO Prasy filtracyjne wielotaśmowe c.d.
Prasy filtracyjne parametry technologiczne Ciśnienie filtracji Grubość placka Wydajność wprowadzanego osadu Wydajność środka kondycjonującego Prędkość przesuwu taśmy związana z długością strefy filtracji i czasami filtracji Stopień rozdziału faz Uwodnienie osadu przed prasą??splot taśmy??
Prasy komorowe Periodyczny cykl pracy Znacznie wyższe koszty inwestycyjne w odniesieniu do pras taśmowych Lepsze efekty odwadniania 30-35% Wymagana obecność obsługi przez cały cykl pracy Wyróżniamy prasy Niskociśnieniowe (3,5-8,5 bar) Wysokociśnieniowe (7-14 bar)
Prasy komorowe cykl pracy Zamknięcie zespołu płyt Otwarcie elementu dociskowego i przesuw poszczególnych płyt z jednoczesnym wypadnięciem placka osadu Wypełnienie osadem Rozpoczęcie procesu wypadania placków osadu z komór filtracyjnych Wzrost ciśnienia aż do poziomu maksymalnego Przedmuchanie powietrzem i/lub wodą otworu wlotowego osadu oraz redukcja ciśnienia Filtracja osadu aż do osiągnięcia minimalnej ilości filtratu
FOTO Prasy komorowe c.d.
1. Wspornik 2. Płyta filtracyjna 3. Tkanina filtracyjna 4. Pompa hydrauliczna 5. Tłok dociskowy 6. Podpora prasy filtracyjnej 7. Doprowadzenie osadu 8. Wylot filtratu. 9. Płyta zbierająca odwodniony osad
Prasy komorowe parametry technologiczne Gradient ciśnienia Opór filtracji tkaniny filtracyjnej oraz placka osadu Ciśnienie pracy Często stosowane koagulanty nieorganiczne Prasy komorowe zapewniają doskonały współczynnik rozdziału, blisko 100%, przez co uzyskuje się czysty, pozbawiony zawiesin filtrat.
Prasy śrubowo bębnowe Stosowane rzadko z powodu niskich efektów odwadniania. W prasach śrubowo-bębnowych wykorzystywane są te same procesy, co w prasach filtracyjnych Osad przesuwany jest wewnątrz perforowanego walca, wewnątrz którego zainstalowano przenośnik ślimakowy o zmiennym skoku i średnicy zwojów.
Wady i zalety urządzeń do odwadniania Prasy Zalety Wady Prasa taśmowa Prasa komorowa Prasa śrubowo bębnowa - Praca ciągła - Nie wymaga obecności obsługi przez cały czas trwania procesu - Szeroki zakres stosowania - Płynna regulacja wydajności oraz efektów odwadniania - Lepsze efekty odwadniania osadu - Stosunkowo prosta konstrukcja - Możliwość dostosowania prasy na miarę dla Zamawiającego -Małe gabaryty -Praca ciągła -Brak kontaktu z osadem - Średnie efekty odwadniania - Duża zależność efektu odwadniania od jakości osadu na wejściu -Duże gabaryty urządzenia -Praca cykliczna -Wymaga obecności obsługi przez cały czas trwania procesu -Bezwzględna potrzeba kondycjonowania osadu -Niskie efekty odwadniania -Brak możliwości regulacji wydajności
Subiektywna ocena pracy pras Prasy Zalety Wady Prasa taśmowa Prasa komorowa Prasa śrubowo bębnowa - Praca ciągła - Nie wymaga obecności obsługi przez cały czas trwania procesu - Szeroki zakres stosowania - Płynna regulacja wydajności oraz efektów odwadniania - Lepsze efekty odwadniania osadu - Stosunkowo prosta konstrukcja - Możliwość dostosowania prasy na miarę dla Zamawiającego -Małe gabaryty - Średnie efekty odwadniania - Duża zależność efektu odwadniania od jakości osadu na wejściu Najlepsze rozwiązanie dla komunalnych oczyszczalni ścieków. Rozsądny stosunek efektów odwadniania do ceny oraz gabarytów. -Duże gabaryty urządzenia -Praca cykliczna Sensowne dla obiektów przemysłowych -Wymaga,gdzie obecności liczy się efektywność. obsługi przez Wymagana bardziej wykwalifikowana cały czas trwania obsługa. procesu -Bezwzględna potrzeba kondycjonowania osadu -Niskie efekty odwadniania Marne efekty odwadniania, bardzo ograniczona możliwość ingerencji -Praca ciągła w efekty odwadniania. -Brak możliwości regulacji -Brak Sensowny kontaktu wybór z osadem jedynie w przypadku wydajności BARDZO korzystnych kryteriów ekonomicznych.
Rozwiązania dla małych oczyszczalni Alternatywnym rozwiązaniem odwadniania osadu są workownice. Osad wprowadzany jest pod ciśnieniem do perforowanych worków. Zalety: kompaktowe wymiary, ułatwione składowanie i transport, niskie zużycie energii. Wady: brak możliwości realnej kontroli efektów odwadniania
Prasy - geneza pomysłu Nie trzeba wymyślać nowych rozwiązań, aby stać się wynalazcą pomysły stale krążą wokół nas
Wirówki Zaraz po prasach filtracyjnych najczęściej wykorzystywane na oczyszczalniach ścieków Gabarytowo mniejsze niż prasy Brak bezpośredniego kontaktu obsługi z osadem
Wirówki cylindryczno stożkowe - poziome
Kielich Wirówki c.d. Ślimak Obudowa Napęd Rura zasilająca
Wirówki parametry technologiczne Parametry wirówek: Średnica bębna i liczba obrotów (odpowiadają za wartość przyspieszenia) Różnica w prędkości bębna i ślimaka Grubość warstwy osadu w bębnie Natężenie dopływu osadu Rodzaj i dawka polimeru
Higienizacja osadu
Wapnowanie osadów ściekowych Wapno może zostać wykorzystane do higienizacji lub?stabilizacji? osadów ściekowych. Różnica pomiędzy procesami wynika jedynie z dawki wprowadzanego wapna. Możliwość wykorzystania wapna opiera się na wykorzystaniu ciepła. Proces ten zachodzi zgodnie z równaniem CaO + H 2 O Ca(OH) 2 + 1160 kj/kg CaO Dawka niezbędna do higienizacji: 0,15-0,25 kg wapna /kg s.m. osadu Dawka niezbędna do?stabilizacji?: 0,5-1,2 kg wapna/kg s.m. osadu
Urządzenia do higienizacji Przenośnik ślimakowy + Niskie koszty inwestycyjne. - Słabe efekty wymieszania - Ryzyko uszkodzenia przenośnika poprzez złogi wapienne
Urządzenia do higienizacji Mieszarki osadu z wapnem + Dobre efekty wymieszania. + Mniejsze ryzyko złogów wapna. - Wyższe koszty inwestycyjne. - Potrzeba dodatkowego urządzenia transportującego.
Technologia?stabilizacji? Metoda ORTWED
Ciecz nadosadowa Wprowadzenie Podstawowe parametry Naturalne metody odwadniania Mechaniczne metody odwadniania Podsumowanie Rozwiązania dla małych obiektów
Ciecz nadosadowa Źródłem wewnętrznego (wtórnego) zanieczyszczenia ścieków na oczyszczalni są: Ciecz nadosadowa z grawitacyjnego zagęszczania osadów wstępnych Odcieki z mechanicznego zagęszczania osadu nadmiernego Odcieki z mechanicznego odwadniania osadów ustabilizowanych Ewentualnie zrzut cieczy nadosadowej bezpośrednio z komór stabilizacji oraz ze zbiorników nadawy po procesie stabilizacji.
Ciecz nadosadowa Parametr oceny statystycznej ChZT Wskaźniki jakości odcieków Azot og. Azot amonowy Fosfor og. Wartość min, mg/l 359,71 249,50 208,90 18,83 Wartość max, mg/l 1766,35 731,00 701,00 158,60 Wartość średnia, mg/l 820,4 562,9 483,1 70,4
STAB Powstawanie cieczy nadosadowej osad wstępny ZG 50m Woda 3 nadosadowa 13m 3 Suma 331m 3 osad nadmierny Woda nadosadowa 231m 3 ZM 273m 3 37m 3 Płukanie 100m 3 42m 3 79m 3?????? ZN 79m 3 Płukanie 350m 3 OM 16m 3 Wywóz osadu Woda nadosadowa 63m 3 Suma 413m3
Powstawanie cieczy nadosadowej - przepływ ZG Woda nadosadowa 13m 3 ZM Woda nadosadowa 231m 3 Suma 331m 3 Płukanie 100m 3 Całkowita ilość cieczy nadosadowej 757m 3 /d Około 7% dopływu do oczyszczalni OM Woda nadosadowa 63m 3 Płukanie 350m 3 Suma 413m 3
Ciecz nadosadowa Nazwa Przed Po Różnica Osad wstępny 50 m 3 37 m 3 13 m 3 Osad nadmierny 273 m 3 42 m 3 231 m 3 Osad ustabilizowany 79 m 3 16 m 3 63 m 3 Płukanie zagęszczacza - - 100 m 3 Płukanie prasy - - 350 m 3 Suma: 757 m 3
Powstawanie cieczy nadosadowej - ładunek Charakter ścieków surowych ~60-80gN-NH 4 /m 3 ZG Charakter ścieków oczyszczonych ~0,5-2gN-NH 4 /m 3 ZM Około 10-20% ładunku azotu Charakter ścieków oczyszczonych ~0,5-2gN-NH 4 /m 3 OM Wysokie stężenie azotu amonowego ~400-1000gN-NH 4 /m 3 Charakter ścieków oczyszczonych ~0,5-2gN-NH 4 /m 3
Ciecz nadosadowa Nazwa Przed Po Różnica Osad wstępny 50 m 3 37 m 3 13 m 3 Osad nadmierny 273 m 3 42 m 3 231 m 3 Osad ustabilizowany 79 m 3 16 m 3 63 m 3 Płukanie zagęszczacza - - 100 m 3 Płukanie prasy - - 350 m 3 Suma: 757 m 3
Ciecz nadosadowa projekt badawczy Optymalizacja usuwania azotu poprawa efektów oczyszczania i krok na drodze do samowystarczalności energetycznej Wrocławskiej Oczyszczalni Ścieków
O czym dzisiaj nie powiem prasy membranowe Konstrukcja oparta na bazie prasy komorowej Wyposażone w dodatkową membranę z tworzywa sztucznego lub gumy naturalnej Zawartość suchej masy w placku filtracyjnym większa o 5-8% w porównaniu do pras komorowych Krótszy cykl pracy Możliwość kondycjonowania osadu jedynie polimerami bez udziału nieorganicznych koagulantów
O czym dzisiaj nie powiem alternatywne rozwiązania dla wirówek Wirówki cylindryczne z bębnem nieperforowanym Wirówki talerzowe (dyskowe)
O czym dzisiaj nie powiem problemy techniczne procesów zagęszczania i odwaniania Procesy technologiczne podczas usuwania wody z osadów nie odbywają się bezproblemowo Identyfikacja przyczyn pojawiania się problemu jest kluczowa dla szybkiego jego rozwiązania Na podstawie doświadczeń z eksploatacji powstały tabele pomagające w identyfikacji przyczyn problemów Szukaj w: Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków
O czym dzisiaj nie powiem zaawansowane rozwiązania w odwadnianiu osadów ściekowych Na rynku pojawiają się urządzenia do odwadniania osadów działające na troszkę innych zasadach niż zwykłe prasy czy wirówki, przykładem może tutaj być Elektroosmotyczny dehydrator. Efektywność odwadniania może dochodzić do 50%SM jednak nie ma nic za darmo.
Zagadnienia z wykładu 1. Po co odwadniamy osady ściekowe? 2. Jaki rodzaj wody usuwamy podczas odwadniania? 3. Jaka jest najczęściej stosowana metoda odwadniania? 4. Od czego zależy efekt odwadniania? 5. Dlaczego nie wykorzystujemy poletek osadowych? 6. Czy osad do odwadniania kondycjonujemy tak samo jak do zagęszczania? 7. Po co kondycjonujemy osad do odwadniania skoro wcześniej został kondycjonowany do zagęszczania? 8. Dlaczego zagęszczamy i stabilizujemy osad, skoro można go od razu odwodnić? 9. Co się stanie jeśli awarii ulegnie zagęszczarka osadu?
Zaawansowane zagadnienia Jeśli uda nam się wyżyłować efekt odwadniania osadu to jak wpłynie to na ładowność przyczepy do wywozu osadu? Jak zrealizować poprawę odwadniania poprzez gęstszą nadawę na prasę, skoro w procesie stabilizacji osad ulega upłynnieniu?