|
Сжигание осадков представляет
собой наиболее сложный и дорогостоящий способ обработки с целью полной ликвидации
осадков. К этому способу иногда прибегают за рубежом (США, ФРГ), когда
отсутствует всякая возможность использования осадков.
С гигиенической точки зрения этот способ заслуживает
внимания, так как в результате сжигания получается абсолютно безвредный
продукт (зола). С технической стороны эта идея в некоторых случаях может быть
оправдана при использовании тепловой энергии для получения пара, горячей
воды, механической или электрической энергии.
Установки, осуществляющие термическую сушку и одновременно
работающие на режиме полного сжигания осадков, могут быть удобны при
эксплуатации, когда возникают затруднения в отношении использования сухих
осадков или хранения их.
Степень пригодности осадков для получения тепловой энергии
при сжигании зависит главным образом от содержания органических веществ и
воды в них.
Для подогревания 1 кг воды до температуры 100° С требуется 100
кал, а для превращения ее в пар (при ^=100°С)—536, всего 640 кал. Абсолютный
тепловой эффект I кг сухого вещества в осадках равен примерно 4000 кал. Если
взять 100 кг
осадков, содержащих 90% воды, то для испарения ее потребуется 90-640 = 57 600
кал; тепловой эффект сухого вещества при этом даст лишь 10 - 4000 = 40 000
кал, т. е. на 17 000 кал меньше, чем расходуется топлива на испарение воды.
Из примера ясно, что при таком содержании воды в осадках
тепловой эффект невозможен. Для получения избыточного тепла осадки необходимо
подсушить
Следовательно, для осадка, содержащего 10 кг сухого вещества
(дающих 40 000 кал), избыток тепла появляется, начиная с осадков влажностью
80% и меньше. При подсушивании до влажности 50—60% и ниже тепловой эффект
повышается незначительно.
Содержащиеся в осадках жировые вещества дестиллируются и
осаждаются в менее нагретых местах печей при температуре около 300°С (т. е.
до достижения температуры сжигания). Являясь источником выделения зловонных
газов, они вместе с тем понижают тепловой эффект сжигаемых осадков.
Таким образом, при горении осадков имеют место следующие
процессы: вода вначале подогревается и испаряется, затем дестиллируются
жировые и подобные им вещества; лишь при дальнейшем повышении температуры
выделяются газы, ценные в теплотехническом отношении.
На 2. 50 приведена схема установки для сушки и
сжигания осадка на крупной очистной станции в г. Мильвоке (США), Станция
ежедневно выделяет около 3500
м3 осадка из первичных отстойников и активный
избыточный ил из вторичных отстойников после аэротенков. На станции
смонтированы три установки для сушки и сжигания осадков.
Вначале осадки обезвоживаются на барабанных вакуум-
фильтрах до 80% влажности. Затем до поступления в сушилку они перемешиваются
в шнековом смесителе с сухими осадками (влажностью 10%). Полученная таким
образом хлопьевидная масса с влажностью 45—50% поднимается вверх и через
бункер идет в1 вертикальную трубу «горячую башню». В эту башню поступает
перегретый пар из теплообменника с температурой 538° С. Сюда же поступают
частицы осадков, отдавая горячему пару часть влаги. Из башни осадки
направляются в сушилку или в сушильную мельницу, где одновременно с сушкой
производится измельчение осадков. В сушилке частицы осадков, увлекаемых
горячим паром, ударяются о подвижные и неподвижные стержни, дробясь при этом
на более мелкие части. Это обстоятельство способствует лучшему подсушиванию
осадков.
Из сушилки горячий пар, насыщенный осадками, поступает в
циклон, где сухие осадки с влажностью 10% выпадают на дно, а пар,
освобожденный от осадков, с температурой, пониженной после сушки до 107°С,
гонится вентилятором в теплообменник противоточного типа, где вновь
подогревается до 538° С.
Из циклона через распределительный бак часть сухих осадков
(как уже было отмечено) поступает в смеситель для понижения влажности
осадков, поступающих после вакуум-фильтров; основная же масса сжигается в
печи, если не может быть использована в качестве удобрения.
Осадки сжигаются при температуре 1370° С в распыленном
виде, для чего печи оборудованы специальными горелками для пылевидного
топлива.
Топочные газы с температурой 750° С перед выпуском их в
трубу проходят сначала теплообменник и золоуловитель.
Излишек водяного пара, образуемого от испарения воды в
осадках, периодически отводится из сушилки в печь, где он освобождается от
дурно пахнущих газов, сгорающих при температуре свыше 700° С. С этой целью на
пути пара из циклона в теплообменник помещен паропровод для отвода
избыточного пара с автоматическим регулятором тяги.
Кроме установки, где осадки сжигаются после их
предвари-" тельного обезвоживания, имеются установки «мокрого» сжигания,
где ликвидация сырого осадка влажностью 93—85% производится сразу же после их
выделения из первичных отстойников [60]. Таким же путем сжигается избыточный
активный ил после уплотнения. Подобные установки имеются в штате Огайо (США),
в Канаде и в других местах.
В Канаде есть опытная печная установка для «мокрого»
сжигания осадков влажностью 89,2%. Печь диаметром 0,6 м, высотой 6 м сжигает распыленные
осадки при температуре 760° С. Ежедневно от сжигания 5500 кг сухого осадка
получается 180 кг
золы.
Следует заметить, что сброженные осадки отличаются большей
зольностью, а следовательно, меньшей теплотворной способностью. Последняя в
зависимости от содержания беззольных веществ колеблется от 2000 до 5000
ккал/кг.
За последние годы в США появились новые многоподовые печи
для сжигания сырого осадка в распыленном виде и кэка. Для этих печей
предусмотрена возможность использования отходящих газов мусоросжигательных
станций с температурой
Газов 760° С. Такие печи установлены в Детройте, Днрборие,
Кемдене, Миниаполнсе.
Экономическая сторона всех печных установок в
теплотехническом отношении далеко не изучена. Некоторые установки, где
сжигался осадок влажности 90% в распыленном виде, отличались большим расходом
топлива, доходящим до 1 кг
угля на удаление каждых 8 кг
воды. Сами осадки могли компенсировать лишь '/з тепла, необходимого для
сжигания.
В США одна машиностроительная фирма предполагает построить
печи с семью подами для сжигания 3000 кг осадка в час, содержащего 12% сухих
веществ и 70% беззольных примесей.
Теплотворная способность 1 кг беззольных веществ
составляет примерно 660 ккал. Для схемы, представленной на 2.50,
количество расходуемого тепла равно количеству получаемого тепла при сжигании
осадков.
Эксплуатационная стоимость установок для сжигания 1 г сухого вещества
колеблется в широких пределах — от 2 до 10 долларов и больше. Немалое влияние
на стоимость оказывает содержание беззольных веществ. Так, по данным городов
Детройта, Дирборна и др., при содержании 46% беззольных примесей стоимость
эксплуатации равнялась 6 долларам, а при 73,4% беззольных примесей — 2
долларам.
Следует также иметь в виду, что нормальная эксплуатация
подобных установок требует равномерной подачи осадков для сжигания. Учитывая
количественные колебания поступления осадков, рекомендуется устройство
больших тенков для хранения осадков и обеспечения равномерной работы
сжигающих установок. Это обстоятельство особенно важно при общесплавных
системах канализации.
|