Автоматизированная система управления тепловым режимом процесса очистки хозбытовых стоков в установках ТАБС-15 с применением тепловых насосов для шахты «Степановская» АО «Ростовуголь»

Для очистки производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод применяют различные методы, основными из которых являются механический, физико-химический и биологический. Биологический метод очистки основан па жизнедеятельности микроорганизмов, способствующих окислению и минерализации органических веществ, содержащихся в сточных водах в растворенном, и коллоидном виде. Этот способ широко используется для окончательной очистки сточных вод и обработки осадка.

Технология ряда предприятий угольной промышленности и прилегающих поселков указывают на малую эффективность их работы и наличие в очищенных стоках значительных остаточных концентраций взвешенных веществ, так и органических загрязнений. Из-за отсутствия горячего водоснабжения в большинстве шахтерских поселков сточные воды имеют температуру значительно ниже оптимальной, особенно зимний период, а также устойчиво коррелируют с суточными изменениями температуры сточных вод. При неблагоприятном температурном режиме остаточные концентрации загрязнений в очищенных водах составляют по взвешенным веществам свыше 40 мг/дм3, что превышает установленные нормы на сброс.

Указанные причины затрудняют использование установок биологической очистки в районах с умеренным климатом при отсутствии горячего водоснабжения на объектах, стоки которых подлежат очистке; районах с холодным климатом (Урал, Сибирь, Крайний Север) установки такого типа практически трудно применять.

Технологическая схема биологической очистки сточных вод с применением тепловых насосов

Рис.3.53. Технологическая схема биологической очистки сточных вод с применением тепловых насосов

В результате проведенных исследований по биологической очистке сточных вод, ее критического анализа и теоретических изысканий разработана и предложена технологическая схема биологической очистки сточных вод с утилизацией низкотемпературной теплоты) сточных вод с помощью тепловых насосов для поддержания оптимальной температуры в аэротенке в целях обеспечения активной деятельности микроорганизмов.

Технологическая схема биологической очистки сточных вод с тепловым насосом представлена па рис. 3.53.

Схема включает первичный отстойник 1, аэротенк 2, вторичный отстойник 3, трубопровод исходных сточных вод 4, трубопровод, шлюзовой смеси 5, насосную станцию 6, напорный 7 и всасывающий 8 трубопроводы возвратного активного ила, перепускные трубопроводы 9 и 10 с запорно-регулирующей арматурой 11 и 12, трубопровод очищенных сточных вод 13. Первый теплообменник 14 установлен на входе исходных сточных вод в систему в приемном колодце 15 и подключен к трубопроводу очищенных сточных вод после выхода из вторичного отстойника 3 и до входа в одну из полостей испарителя 16 теплового насоса 17. Второй теплообменник 18 установлен также с возможностью взаимодействия с исходными сточными водами (например, в первинном отстойнике 1) после теплообменника 14 и посредством циркуляционного контура 19 с насосом 20 сообщается с одной из полостей конденсатора 21 теплового насоса 17. Парокомпрессионный тепловой насос содержит компрессор 22, дроссель 23, конденсатор 21, испаритель 16, связанные между собой трубопроводом 24. На линии 13 очищенных сточных вод установлен насос 25.

По разработанной технологической схеме биологическую очистку сточных вод можно осуществлять при низких температурах исходных сточных вод (4-5 °С); при этом в аэротенке обеспечивается близкий к оптимальному температурный режим (20-30 °С), что позволит производить эффективную и качественную очистку. Система работает следующим образом. Исходные сточные воды, подлежащие очистке и имеющие температуру 11, поступают в приемный колодец 15, где нагреваются до температуры t2 за счет отбора тепла от потока очищенных сточных вод, протекающих через теплообменник 14. При этом последние охлаждаются от температуры t3 до температуры t4.

Охлажденные исходные сточные воды далее направляются по трубопроводу в одну из полостей испарителя 16 теплового насоса 17, где происходит их дальнейшее охлаждение до температуры t5 за счет передачи тепла хладагенту, который кипит во второй полости испарителя при температуре to < t5. Далее очищенные сточные воды удляют- ся из системы (например, в водоем).

Пары хладагента из испарителя 16 поступают в компрессор 22, сжимаются до повышенного давления, величина которого определяется температурой конденсации tk сжатых паров хладагента в одной из полостей конденсатора 21. Выделяющееся при конденсации тепло передается воде, циркулирующей через вторую полость конденсатора 21 в контуре 19 под действием напора, создаваемого насосом 20. Эта вода, в свою очередь, проходя через теплообменник 18, нагревает исходные сточные воды до температуры t6 < tK. Жидкий хладагент из конденсатора 21, проходя через дроссель 23, частично испаряется, охлаждается до температуры to и поступает в испаритель 16.

Нагретые исходные сточные воды из первичного источника поступают в аэротенк 2, где происходит биологическое разложение органических загрязнений, находящихся во взвешенном и растворенном состоянии. Обогащение воды кислородом и поддержание во взвешенном состоянии активного ила, осуществляющего очистку воды, производится аэроционным колесом, встроенным в аэротенк.

Поскольку поступающие на очистку сточные воды будут иметь температуру, близкую к оптимальной для развития и деятельность бактерий, то процессы очистки в аэротенке будут происходить устойчиво, интенсивно и с низкими остаточными концентрациями загрязняющих веществ.

Иловая смесь из аэротенка 2 направляется в отстойник 3, из последнего очищенные сточные воды по трубопроводу 13 под действием напора, создаваемого насосом 25, поступают в теплообменник. Осажденный ил отводится из отстойника 3 по трубопроводам 7-8. При колебаниях расхода сточных вод открывается задвижка, часть ила пропускается по трубопроводу 10 и вновь поступает вход отстойника 3. Кроме того, имеется возможность направлять часть расхода иловой смеси при открытии задвижки 12 по трубопроводу 9 на выход аэротенка 2, что улучшает условия протекания процесса очистки.

В процессе прохождения нагретых сточных вод, иловой смеси возвратного ила через аэротенк, отстойник и по трубопроводам имеет место теплообмен с окружающей средой, в результате чего восходящие из отстойника очищенные сточные воды будут иметь температуру t3, несколько меньшую по сравнению с температурой на входе в аэротенк t6.

Известно применение теплообменников и нагревательных установок для подогрева подлежащих очистке сточных вод с целью обеспечения необходимо температурного режима процесса очистки. Однако в данных устройствах такой подогрев осуществляется с применением пара или других поступающих извне теплоносителей, на получение которых затрачивается значительное количество топлива и энергии.

В разработанной технологической схеме подогрев исходных сточных вод осуществляется до температуры, превышающей температуру восходящих из отстойника очищенных сточных вод, что позволяет компенсировать потери тепла в окружающую среду, при прохождении нагретых сточных вод через систему. Это достигается охлаждением очищенных сточных вод до температуры ниже температуры исходных холодных сточных вод. Отбираемое при таком охлаждении тепло сообщается исходным сточным водам. Описанный процесс осуществляется при помощи теплового насоса, что снимает необходимость в строительстве тепло вырабатывающих установок и разветвленных трубопроводов.

Технология внедрена на шахте «Степановская» АО «Ростов- уголь».

В таблице 3.16 представлены основные технико-экономические показатели автоматизированные системы управления тепловым режимом процесса биологической очистки хозбытовых стоков в установках ТАБС-15 с применением тепловых насосов на шахте «Степановская» АО «Ростовуголь».

Таблица 3.16 Технико-экономические показатели _^_ разработанной технологии

п/п

Показатели

Единица

измерения

До внедрения ТНУ

После

внедрения ТНУ

1

Среднегодовой коэффициент преобразования

б/р

-

2,59

2

Годовой расход первичного топлива на выработку тепла

т у.т.

2750

1705

3

Годовая экономия первичного топлива в системе теплоснабжения

т у.т.

1045

4

Годовые эксплуатационные издержки (на топливо и на электроэнергию)

млн. руб.

128,5

58,4

5

Годовая экономия эксплуатационных издержек

млн. руб.

59,1

6

Срок окупаемости

лет

2

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >