ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

БУЛГАКОВ ВІКТОР ВАСИЛЬОВИЧ

УДК 628.33

УДОСКОНАЛЕННЯ ОБРОБКИ ФУГАТУ ПРИ БЕЗРЕАГЕНТНОМУ ЦЕНТРИФУГУВАННІ

ОСАДІВ МІСЬКИХ СТІЧНИХ ВОД

05.23.04 – водопостачання, каналізація

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ХАРКІВ – 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

доктор технічних наук, доцент

Епоян Степан Михайлович,

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, завідувач кафедри "Водопостачання, каналізації і гідравліки"

Офіційні опоненти:

Доктор технічних наук, професор Гіроль Микола Миколайович, Рівненський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри "Охорона праці і екологія в будівництві".

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Ситницька Ела Абрамівна, Український науково-дослідний інститут прогресивних технологій в комунальному господарстві Держбуд України, завідувач лабораторії "Водовідведення"

Провідна установа:

Інститут гідротехніки та меліорації Української академії аграрних наук, відділ "Водопостачання і водовідведення"

Захист відбудеться 11 квітня 2001 року об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.03 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розісланий 6 березня 2001 року.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради М.І. Колотило

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. При механічній та біологічній очистці стічних вод на міських каналізаційних спорудах утворюються різні категорії осадів, обробка яких є вельми складною задачею. Ці осади відносяться до суспензій колоїдного типу, які важко фільтруються. Осади мають великі об'єми, швидко загнивають з виділенням неприємного запаху.

Технологія обробки осадів міських стічних вод – багатостадійний дорогий процес, основним елементом якого є зневоднення.

Зараз для зневоднення осадів головним чином застосовують мулові майданчики, суттєвими недоліками яких є: низька питома продуктивність, великі об'єми ручної праці та велика потреба у земельних площах. Більшість мулових майданчиків влаштовані на природній основі. Крім того, вони часто бувають перевантажені. Це приводить до забруднення підземних вод, грунту та повітря.

В цих умовах необхідно вирішувати питання інтенсифікації процесу зневоднення осадів за допомогою механічного обладнання.

Традиційно при механічному зневодненні осад попередньо обробляють флокулянтами різних типів. Але флокулянти в Україні не виробляють, їх необхідно купувати за кордоном. Тому розвиток безреагентних методів обробки осадів стічних вод надзвичайно актуальний при економічних умовах, що склалися.

Центрифугування – ефективний метод механічного зневоднення осадів, який може бути застосований без попередньої обробки осадів реагентами. При цьому спрощується експлуатація цеху обробки осаду, скорочуються витрати праці та енергетичні витрати. Але у зв'язку із значним виносом твердої фази з фугатом центрифуг особливу актуальність набувають питання обробки фугату з урахуванням сучасних економічних і технологічних вимог.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконана у відповідності до регіональної програми “Екологічне оздоровлення басейну річки Сіверський Дінець”.

Мета і задачі роботи:

Метою дисертаційної роботи є інтенсифікація технології обробки фугату, який утворюється при безреагентному центрифугуванні осадів міських стічних вод.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі основні задачі:

· Встановити ефективність використання еластичного фільтруючого матеріалу (фільтранту) для обробки фугату;

· Розробити та дослідити метод фільтрування фугату через еластичний фільтруючий матеріал;

· Визначити технологічні параметри обробки фугату і регенерації фільтранту;

· Встановити залежність ступеня руйнації фільтранту від кількості циклів стискання;

· Виконати техніко-економічну оцінку методу обробки фугату фільтруванням через еластичний фільтруючий матеріал з періодичною регенерацією фільтранту та багаторазовим його використанням.

Об'єкт дослідження – фугат, який утворюється при безреагентному центрифугуванні осадів міських стічних вод.

Предмет дослідження – методи та споруди для обробки фугату та вдосконалення технології безреагентного центрифугування осадів.

Методи дослідження.

Дослідження виконані в лабораторних і промислових умовах. Визначення складу і властивостей фугату, фільтрату та фільтранту проводили з використанням сучасного обладнання країн СНД та інших країн (Німеччина, Угорщина та ін.). Дослідження механічної міцності фільтранту при регенерації його фільтруючих властивостей віджиманням здійснювали за допомогою методики, яка була розроблена в межах виконаної роботи.

Наукова новизна отриманих результатів:

· На основі експериментальних досліджень визначені основні параметри процесу фільтрування фугату через еластичний фільтрант;

· Визначено вплив залишкового забруднення фільтранта на ефективність процесу обробки фугату;

· Розроблена методика і обладнання для досліджень механічної міцності еластичного фільтранта у процесі тривалої експлуатації;

· На основі досліджень в реальних умовах визначена залежність ступеню руйнування еластичного фільтранта від кількості циклів стиснення.

Практичне значення отриманих результатів:

· Розроблено технічні рішення щодо підвищення ефективності роботи очисних споруд каналізації;

· Отримані параметри процесу безреагентного зневоднення осадів міських стічних вод;

· Розроблені технологічна схема безреагентного центрифугування осадів і конструктивні рішення фільтра-зневоднювача фугату. Результати роботи впроваджені на Комплексі біологічної очистки “Безлюдівський” ДКП “Харківкомуночиствод” м. Харкова та використовуються у розробках інститутів УкркомунНДІПрогрес і УД НДІУкрВОДГЕО".

Особистий внесок автора:

· Виконано критичний аналіз існуючих методів і споруд для безреагентної обробки осадів міських стічних вод.

· Розроблені лабораторні установки та промислові споруди для обробки фугату фільтруванням через еластичний фільтрант з періодичною його регенерацією та багаторазовим використанням.

· Проведені лабораторні та промислові дослідження щодо застосування фільтра-зневоднювача фугату для інтенсифікації роботи споруд зневоднення осадів міських стічних вод.

· Виконані дослідження, які дозволили визначити основні параметри фільтрування фугату через еластичний фільтрант.

· Розроблена технологічна схема безреагентного центрифугування осадів.

Апробація роботи. Основні результати роботи та головні положення дисертації доповідалися на 54 і 55 науково-технічних конференціях Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури (ХДТУБА), ХХХ науково-технічній конференції викладачів, аспірантів і співробітників Харківської державної академії міського господарства (ХДАМГ), на 6 міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини” (М. Харків, 6-10.12.1999 р.), на міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми збору, переробки та утилізації відходів” (м. Одеса, 23-24.03.2000 р.), на VIII міжнародній науково-технічній конференції “Екологія та здоров'я людини. Охорона водного та повітряного басейнів. Утилізація відходів” (ДержНДІ УкрВОДГЕО, 12-16.06.2000 р.), на ІІІ міжнародній виставці-конференції “Вода 2000. Актуальні проблеми водопідготовки та водопостачання” (м. Одеса, 14-16.09.2000 р.).

Публікації. За результатами роботи опубліковано 12 друкованих робіт у різних виданнях України, в тому числі 3 без співавторів, отримано позитивне рішення про видачу патенту України на винахід від 16.05.2000 р. щодо заявки № 99095134 “Спосіб механічного зневоднення осаду” від 16.09.1999 р.

Структура та об'єм дисертації. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 159 найменувань, 12 додатків і вміщує 126 сторінок основного тексту, 22 таблиці, 28 рисунків, усього 159 сторінок.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, задачі, об'єкт та предмет дисертаційної роботи, наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів.

У першому розділі дисертації наведено аналіз стану питання про обробку осадів міських стічних вод. Розглянуто: ущільнення і згущення осадів, методи стабілізації осадів, зневоднення осадів.

Показано, що технологія обробки осадів міських стічних вод – багатостадійний процес, який дорого коштує. Основним елементом цього процесу є зневоднення. Для зневоднення осадів звичайно використовують такі типи споруд і апаратів: мулові майданчики, вакуум-фільтри, фільтр-преси, центрифуги. Відзначено, що природні способи зневоднення осадів на мулових майданчиках економічно і технологічно виправдані тільки для малих очисних станцій. Для станцій середньої та великої продуктивності внаслідок дефіциту земельних площ, необхідно застосовувати механічне зневоднення осадів.

Великий внесок у розвиток механічних методів зневоднення осадів зробили видатні вчені та фахівці України і країн СНД: І.С. Туровський, Р.Я. Агранонік, Є.В. Двінських, В.А. Жужиков, Т.І. Малиновська, В.І. Соколов, А.І. Мацнев, А.І. Терещук, а також закордонні дослідники: П. Карман, П. Коаклей, Б. Рут, С. Дженкинсон, Б. Джонс, Д. Тейлор та ін.

Виконаний аналіз методів механічного зневоднення осадів показав ефективність застосування центрифугування. В результаті безреагентного центрифугування утворюється фугат з високим вмістом завислих речовин. Аналіз існуючих схем обробки фугату показав, що при його подачі в голову очисних споруд або на мулові майданчики суттєво знизиться ефективність очистки стічних вод. Тому необхідно вдосконалювати технологію обробки фугату.

Розглянутий досвід застосування еластичних пористих матеріалів для очистки стічних вод показав перспективність застосування методу фільтрування фугату через еластичний пінополіуретан (ППУ), виготовлений на основі простих поліефірів окису пропілену (ТУ-6-05-1688, марки 40, 75). Ефективність застосування ППУ обумовлена високорозвинутою поверхнею, ніздрюватою структурою, високими адсорбційними властивостями, простотою регенерації шляхом механічного віджимання, низькою вартістю.

В розділі сформульовані задачі досліджень щодо встановлення ефективності застосування пінополіуретану для обробки фугату, визначенню технологічних параметрів фільтрування фугату і регенерації фільтранта.

У другому розділі виконано комплексне дослідження дисперсного, фазового складу і фізико-хімічних властивостей фугату, який утворився в результаті безреагентного центрифугування осадів (суміші сирого осаду і надлишкового активного мулу) очисних споруд каналізації м. Харкова на центрифузі ОГШ-631 виробництва НВО ім. Фрунзе (м. Суми).

Мікроструктура часток фугату (рис.1) вказує, що основну масу в ньому складають дрібнодисперсні частки, скоагульовані в агрегати. Форма часток неправильна. Мінімальні розміри часток становлять 1,5-2 мкм. Середні медіанні розміри часток – 4-5 мкм. У фугаті є також частки мінерального походження з розмірами 2-40 мкм. Зустрічаються окремі включення до 150 мкм.

Рис. 1. Оптична мікрофотографія часток фугату

Збільшення ґ 100

Виконані диференційний термічний аналіз, рентгенофазний аналіз і седиментаційні дослідження також показали, що фугат складається головним чином з дрібнодисперсних органічних часток.

Дані, які отримані про якість і властивості фугату, покладені в основу вдосконалення методів його обробки.

Лабораторні дослідження щодо обробки фугату проводили на установці, яка складалась з фільтра-зневоднювача з пінополіуретановим завантаженням (фільтрантом) і механічним віджимним пристроєм для регенерації фільтруючого завантаження. Фугат у фільтр може подаватися як самопливом, так і за допомогою насоса. Принципова схема лабораторної установки подана на рис.2. В процесі досліджень на установку подавали як фугат, так і надлишковий активний мул.

З урахуванням накопиченого досвіду застосування синтетичних матеріалів у галузі обробки стічних вод експерименти проводили при таких умовах:–

щільність завантаження – 70-100 кг/м3;–

крупність фільтранта – кубики розміром ребер 20 і 10 мм;–

швидкість фільтрування – 3 - 10 м/год.

У відповідності до принципової схеми лабораторної установки для обробки фугату були виготовлені та встановлені в цеху механічного зневоднення осадів Комплексу біологічної очистки “Безлюдівський” (КБОБ) м. Харкова дві експериментальні установки з подачею фугату самопливом і за допомогою насоса.

Виходячи з проведених досліджень, за основу була прийнята схема подачі фугату самопливом.

У третьому розділі викладені закономірності обробки фугату фільтруванням через еластичний фільтрант. Для цього застосовано метод математичного планування експерименту. Використана схема дрібного факторного експерименту типу 24-1, тобто чотири фактори варіювалися на двох рівнях. В табл.1 приведено план експерименту.

Після рішення відповідних систем рівнянь були отримані наведені нижче формули регресії в реальних координатах, які можуть бути використані для практичних цілей:

Рр = 50,187 + 0,446Ри + 5,5712Vф - 0,2785r - 12,667Н - 0,0504 РиVф +

+ ,0026Риr - 0,00252Vфr; (1)

Сз.р.оч. = -583 + 5,5Ри – 383,7Vф + 30,475r - 4,167Н + 4,6РиVф - 0,3Риr –  

,66Vфr; (2)

Тф = -777 + 8,5Ри – 132,5Vф + 7,3125r- 1,25Н + 1,3РиVф - 0,075Риr +

+ 0,035Vфr, (3)

де Рр - вологість регенерату, %;

Сз.р.оч. - вміст завислих речовин в очищеному фугаті (фільтраті), мг/л;

Тф - час захисної дії фільтранта, хвил;

Ри - вологість фугату, %;

Vф - швидкість фільтрування, м/год;

r  щільність фільтранта, кг/м3;

Н – висота шару фільтранта, м.

Усі коефіцієнти в цих формулах мають відповідні розмірності.

Рис. 2. Принципова схема лабораторної установки:

1 – бак-змішувач; 2 – дозатор осаду; 3 - дозатор води; 4 – електродвигун; 5 – переливна труба; 6 – мішалка; 7 – зливна труба; 8 – вентиль; 9 – фільтр; 10 – пінополіуретанове завантаження; 11 – зливний патрубок; 12 – крани для відбору проб; 13 – спускний трубопровід з вентилем; 14 – вхідний патрубок; 15 – підтримуюча сітка; 16 – верхня сітка; 17 – п'єзометри; 18  регулюючі крани; 19 – шестерневий насос.

Таблиця 1

План експерименту

Номер експе- римен- ту Вологість фугату,% Швидкість фільтрування, м/год Щільність фільтранта, кг/м3 Висота шару фільтранта, м Вологість регенера-ту, % Вміст завислих речовин у фільтраті, мг/л Час захисної дії фільтранта, хвил

Х1 Х2 Х3 Х4 Y1 Y2 Y3

код значення,% код значення, м/год код значення, кг/м3 код значення, м значення,% значення, мг/л значення, хвил

1 - 98,0 - 5 + 90 + 1,5 93,9 85 41

2 - 98,0 + 10 - 70 + 1,5 96,6 234 25

3 + 99,0 - 5 - 70 + 1,5 94,7 137 48

4 + 99,0 + 10 + 90 + 1,5 95,8 148 46

5 - 98,0 - 5 - 70 - 0,9 94,4 132 39

6 - 98,0 + 10 + 90 - 0,9 95,7 126 32

7 + 99,0 - 5 + 90 - 0,9 94,1 89 50

8 + 99,0 + 10 - 70 - 0,9 96,8 267 42

За отриманими формулами побудовані графіки, які дозволяють визначити технологічні параметри обробки фугату в залежності від вихідних значень вологості фугату, швидкості фільтрування і щільності фільтранта (рис. 3).

Регенерацію фільтранта, яка є одним з найважливіших етапів роботи фільтра, проводили на віджимному пристрої, який дозволяє здійснити одноразове і двократне віджимання.

При дослідженні регенерації вивчали вплив питомої грязеємності фільтранта на даний процес. Питому грязеємність, яку виражають у кг на 1 кг фільтранта, розраховували за формулою:

Гуд = Q(Си– Сф-та) / Wзrз; (4)

Q = vwT, (5)

де Q – кількість фільтрату, м3;

Си – вихідна концентрація домішок, кг/ м3;

Сф-та – вміст домішок у фільтраті, кг/ м3;

Wз – об'єм фільтруючого завантаження, м3;

rз – щільність завантаження, кг/м3;

V – швидкість фільтрування, м/год;

w - площа фільтрування, м2;

Т – час захисної дії фільтранта, год.

Залежність питомої грязеємності фільтранта від висоти фільтруючого шару наведена на рис.4.

З приведених даних видно, що грязеємність знижується при збільшенні висоти фільтруючого шару, при збільшенні швидкості фільтрування фугату вище 10 м/год і зменшенні щільності фільтранта нижче 70 кг/м3.

У четвертому розділі наведені результати виробничих досліджень розробленого методу обробки фугату в цеху механічного зневоднення осадів на КБОБ м. Харкова на установці, яка складається з двох послідовно встановлених фільтрів з висотою шару фільтранта 0.3 и 0.7 м відповідно. Спосіб регенерації еластичного фільтранта – механічне віджимання. Результати досліджень з фільтрування фугату у виробничих умовах через еластичний фільтрант приведені в табл.2.

Дослідно–промислова перевірка показала високу ефективність розробленого методу обробки фугату. Вміст завислих речовин у фільтраті до 300 мг/л (середній вміст приблизно 100 мг/л), що дозволяє направляти його в голову очисних споруд.

Рис. 3. Залежність вмісту завислих речовин у фільтраті від вихідної вологості фугата, швидкості фільтрування і щільності фільтр анта:

Вологість фугата, %: а) 98; б) 99. Висота шару фільтр анта, м – 1,2 м. Щільність фільтр анта, кг/м3: 1-90; 2-80; 3-70

Рис. 4. Залежність питомої грязеємності фільтранту від висоти фільтруючого шару

Вихідна вологість фугата, %:1-98, 2-99. Щільність фільтранта, кг/м3 – 80.

Швидкість фільтрування, м/год: а) 5; б) 7,5; в) 10.Таблиця 2

Фільтрування фугату у виробничих умовах через еластичний фільтрант

Найменування показників Один. вимір. Вид осаду

Фугат після центрифугування сирого осаду і надлишкового активного мулу

Вологість фугату % 98,6 98,9 98,5 98,0

Параметри фільтрування:

Розмір ребра фільтранта мм 20 20 20 20

Щільність завантаження кг/м3 70 90 80 80

Швидкість фільтрування м/год 5 10 7,5 7,5

Фільтрат

Завислі речовини мг/л 48; 165 36; 176 51; 168 41; 159

Нафтопродукти і жири мг/л 0,1 0,2 0,1 0,2

Тривалість фільтрування год 0,7 0,7 0,7 0,6

Втрати напору в фільтрі м.вод.ст. 1,5 1,5 1,6 1,7

Вологість регенерату % 95,3 95,8 96,0 95,6

Дані, отримані в результаті виробничих досліджень і за рівняннями регресії, відрізняються не більш, ніж на 10%, що припустиме для інженерних розрахунків.

На основі проведених досліджень розроблена схема виробничої установки обробки фугату на фільтрі, яка складається з чотирьох касет.

Принцип роботи установки: при спрацьовуванні першої касети фільтра вся витрата фугату надходить на другу, третю і четверту касету фільтра, перша касета в цей час виводиться на регенерацію. При спрацьовуванні другої касети включається в роботу відрегенерована перша і продовжує працювати третя і четверта касети фільтра, а друга виводиться на регенерацію і т.д.

Визначення механічної міцності фільтранта при регенерації його методом віджимання проводили у виробничих умовах за розробленою в роботі методикою. Експерименти виконували з пінополіуретаном з розміром ребра кубика 20 мм на трьохбарабанному віджимному пристрої, в якому відбувається двократне віджимання фільтранта.

Дослідження показали, що активне руйнування зразків починається після 15 тис. циклів стиснення. При цьому кількість зруйнованих зразків становить 35%. Для роботи на даній установці протягом року кількість циклів стиснення становить 11520 разів. Отже, доцільно заміну фільтранта здійснювати 1 раз на рік, коли руйнування становить 10%, що підвищує надійність роботи системи.

У п,ятому розділі - приведені технічні рішення і технологічна схема (рис.5) обробки фугату при безреагентному центрифугуванні осадів міських стічних вод.

Економічний ефект від впровадження розробленої технології обробки фугату, який утворюється при безреагентному центрифугуванні осадів міських стічних вод на КБОБ м. Харкова, для установки продуктивністю 250 м3/доб складає 186990 грн. на рік.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Аналіз використання еластичних пористих матеріалів для обробки осадів міських стічних вод показав, що з матеріалів, які випускає промисловість України, одним з найбільш перспективних фільтруючих матеріалів є еластичний пінополіуретан. Ефективність його застосування для обробки фугату, який утворюється при безреагентному центрифугуванні суміші надлишкового мулу та сирого осаду (співвідношення 3:1 - 5:1), обумовлена високо розвинутою поверхнею, ніздрюватою структурою, високими адсорбційними властивостями, простотою регенерації, низькою вартістю.

2. Проведено всебічні дослідження структури, властивостей і основних параметрів дисперсної фази фугату. Вивчені: дисперсний склад і мікроструктура фугату; хімічний склад фугату; процеси термічного розкладу фугату; динаміка седиментації фугату. Отримані дані про властивості та склад фугату покладені в основу вдосконалення методів його обробки.

3. Показана доцільність застосування способу обробки фугату, неущільненого та частково ущільненого активного мулу (гравітаційне ущільнення протягом години) фільтруванням через еластичний фільтрант.

4. Визначені технологічні параметри обробки фугату та регенерації фільтранту: матеріал фільтруючого завантаження (фільтрант) – еластичний пінополіуретан, який випускає промисловість за ТУ 6-05-1688-74; крупність елементів фільтранту, мм - 20ґ20ґ20; щільність завантаження, кг/м3 – 70-90; висота фільтруючого шару, м – 0,9-1,5; швидкість фільтрування, м/год – 10-5; напрямок фільтрування – зверху вниз; спосіб регенерації – віджимання на барабанах.

5. Встановлено, що після одноразового віджимання залишковий вміст домішок складає 0,3-0,4 кг на 1 кг фільтранту, після дворазового віджимання – 0,15-0,25 кг на 1 кг фільтранту, після триразового віджимання – 0,15-0,20 кг на 1 кг фільтранту. Вміст забруднень у фільтранті після дворазового віджимання (0,15-0,25 кг на 1 кг фільтранту) не впливає на ефективність обробки фугату фільтруванням. При збільшенні швидкості фільтрування фугату вище 10 м/год і зменшенні щільності фільтранту нижче 70 кг/м3 гряземісткість суттєво знижується. Відносно стабільна величина гряземісткості при швидкостях 5-10 м/год свідчить про доцільність фільтрування в даному діапазоні.

6. Встановлено, що вміст завислих речовин у фільтраті – до 300 мг/л (осереднений вміст близько 100 мг/л) дозволяє направляти його в голову очисних споруд.

7. Після безреагентного центрифугування вологість кеку становить 81-87%, а фугату – 98-99%. В результаті фільтрування фугату через еластичний фільтрант і регенерації його методом віджимання утворюється регенерат вологістю 94-96%. При цьому об'єм регенерату зменшується більше, ніж у 20 разів у порівнянні з об'ємом фугату, що дозволяє скоротити площі споруд для обробки осадів. Кек самостійно або в суміші з регенератом вологістю 87-91% подають на мулові майданчики з подальшим компостуванням. Можливий варіант подачі регенерату на повторне центрифугування.

8. Розроблена методика і пристрій для проведення досліджень механічної міцності фільтранту при регенерації його методом віджимання.

9. Встановлена залежність ступеня руйнації зразка фільтранту від кількості циклів стискання. Строк використання фільтранту для обробки фугату складає не менше 1 року експлуатації.

10. Розроблена технологічна схема обробки фугату, який утворюється при безреагентному центрифугуванні осадів міських стічних вод.

11. Результати роботи впроваджені на Комплексі біологічної очистки “Безлюдівський” ДКП “Харківкомуночиствод” м. Харкова та використовуються у розробках інститутів УД НДІУкрВОДГЕО" і УкркомунНДІПрогрес. Економічний ефект від впровадження розробленої технології обробки фугату, який утворився при безреагентному центрифугуванні осадів міських стічних вод на КБОБ, для установки продуктивності 250 м3/доб складає 186990 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Булгаков В.В. Безреагентная обработка осадков городских сточных вод // Коммунальное хозяйство городов. – Научн. техн. сб. – ХГАГХ. – К.: Техніка, 2000. – Вып. 23. – С. 115 – 118.

2. Булгаков В.В. Исследования по безреагентной обработке осадков городских сточных вод фильтрованием // Науковий вісник будівництва. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. – 2000. – Вип. 10. – С. 117 – 120.

3. Эпоян С.М., Булгаков В.В., Лукашенко С.В. Об интенсификации обработки осадков с применением пористых фильтрантов // // Науковий вісник будівництва. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. – 1999. – Вип. 7. – С. 238 – 241.

4. Эпоян С.М., Булгаков В.В., Лукашенко С.В. Исследования по безреагентной обработке осадков сточных вод с применением эластичного фильтранта // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. – Зб. наук. праць. – Макіївка: Вид. ДДАБА. – 2000. – Вип. 3 (23). – С. 14 – 15.

5. Эпоян С.М., Булгаков В.В. Полупроизводственные исследования применения эластичного фильтранта для обработки фугата при безреагентном центрифугировании осадков городских сточных вод // Науковий вісник будівництва. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. – 2000. – Вип. 9. – С. 140 – 142.

6. Коринько И.В., Пилиграмм С.С., Булгаков В.В. Усовершенствование системы илового хозяйства канализационных очистных сооружений г.Харькова // Зб. наук. праць 6 Міжнар. НПК “Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини”. – Харків. – 1999. – С. 256 – 258.

7. Булгаков В.В., Эпоян С.М. Направления развития технологии обработки осадков сточных вод на Безлюдовских очистных сооружениях г.Харькова // Сб. научн. ст. Междунар. научн. практ. конф. “Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов”. – Одесса: ОЦНТЭИ. – 2000. – С. 132 – 134.

8. Коринько И.В., Зеленский Б.К., Булгаков В.В., Ярошенко Ю.В. Стратегия улучшения санитарно – эпидемиологического состояния городов // Тр. конф. VIII Междунар. научн. техн. конф. “Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. Т. III. – ГосНИИ УкрВОДГЕО. – 2000. – С. 472 – 475.

9. Булгаков В.В. Развитие механического обезвоживания осадков на Безлюдовских очистных сооружениях // Программа и тезисы докладов. ХХХ научн. техн. конф. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ. Ч. 1. Строительство, архитектура и экология. – 2000. – С. 37.

10. Эпоян С.М., Булгаков В.В. Эффективная технология обработки фугата при центрифугировании осадков городских сточных вод // Сб. матер. III Междунар. выст. – конф. “Вода 2000. Актуальные проблемы водоподготовки и водоснабжения”. – Одесса: Одесводоканал. – 2000. – С. 145 – 146.

11. Лукашенко В.М., Эпоян С.М., Булгаков В.В. Исследования применения эластичных фильтрующих материалов для обработки осадков городских сточных вод // Тр. конф. VIII Междунар. научн. техн. конф. “Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. Т. III. – ГосНИИ УкрВОДГЕО. – 2000. – С. 654 – 655.

12. Ріш. про видачу пат. України на винахід 16.05.2000. Спосіб механічного зневоднення осаду / С.М. Епоян, В.М. Лукашенко, Ю.Б. Клейн, В.В. Булгаков, Т.С. Епоян (Україна). - №99095134; Заявл. 16.09.99. – 4 с.

АНОТАЦІЯ

Булгаков В.В. Удосконалення обробки фугату при безреагентному центрифугуванні осадів міських стічних вод. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.04 – водопостачання, каналізація. – Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2001.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної задачі інтенсифікації технології обробки фугату, який утворюється при безреагентному центрифугуванні осадів міських стічних вод. В роботі отримані такі результати: розроблено метод обробки фугату фільтруванням через еластичний фільтрант з подальшою його регенерацією і багаторазовим використанням; установлена ефективність використання еластичного фільтруючого матеріалу для обробки фугату; визначено вплив залишкового забруднення фільтранта на ефективність процесу обробки фугату; установлена залежність ступеня руйнування фільтранта від кількості циклів стискання; розроблена технологічна схема безреагентного центрифугування осадів і конструктивне рішення фільтра-зневоднювача фугату.

Основні результати роботи і технічні рішения впроваджені на Комплексі біологічної очистки “Безлюдівский” ДКП “Харків-комуночиствод” м. Харкова.

Ключові слова: осади міських стічних вод, безреагентне центрифугування, фугат, фільтрування, регенерація, віджимання, еластичний пористий матеріал, регенерат, крупність фільтранта, щільність завантаження.

АННОТАЦИЯ

Булгаков В.В. Совершенствование обработки фугата при безреагентном центрифугировании осадков городских сточных вод. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.04 – водоснабжение, канализация. – Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2001.

Диссертационная работа посвящена решению актуальной задачи интенсификации технологии обработки фугата, образующегося при безреагентном центрифугировании осадков городских сточных вод.

В работе разработан метод обработки фугата фильтрованием через эластичный фильтрант с последующей регенерацией и многократным использованием этого фильтранта. На основе анализа использования эластичных пористых материалов показана перспективность применения эластичного пенополиуретана в качестве фильтрующего материала. Выполненные комплексные исследования дисперсного, фазового составов и физико – химических свойств фугата, образующегося в результате безреагентного центрифугирования смеси сырого осадка и избыточного активного ила, показали, что он состоит в основном из мелко дисперсных органических частиц. В результате проведенных лабораторных и производственных исследований установлена эффективность использования эластичного фильтрующего материала для обработки фугата. Определены технологические параметры обработки фугата и регенерации фильтранта: материал фильтрующей загрузки (фильтрант) - эластичный пенополиуретан, выпускаемый промышленностью -–ТУ 6 – 05 – 1688 – 74; крупность фильтранта, мм – 20х20х20; плотность загрузки, кг/м3 – 70 – 90; высота фильтрующего слоя, м – 0.9 – 1.5; скорость фильтрования, м/ч – 10 – 5;направление фильтрования – сверху вниз; способ регенерации – отжим на барабанах. Остаточное содержание загрязнений в фильтранте после двухкратного отжима – 0.15 – 0.25 кг на 1 кг фильтранта не влияет на эффективность обработки фугата фильтрованием. После безреагентного центрифугирования осадка влажность кека составляет 81-87%, а фугата – 98-99%. В результате фильтрования фугата через эластичный фильтрант и регенерации его методом отжима образуется регенерат с влажностью 94-96%. При этом объем регенерата уменьшается более, чем в 20 раз по сравнению с объемом фугата, что позволяет сократить площади сооружений для обработки осадков. Кек самостоятельно или в смеси с регенератом влажностью 87-91% направляется на иловые площадки с последующим компостированием. Возможен вариант подачи регенерата на повторное центрифугирование. Содержание взвешенных веществ в фильтранте – до 300 мг/л (усредненное содержание около 100 мг/л), что позволяет направлять его в голову очистных сооружений. Установлена зависимость степени разрушения фильтранта от количества циклов сжатия.

Срок использования фильтранта для обработки фугата составляет не менее 1 года эксплуатации.

Разработана технологическая схема безреагентного центрифугирования и конструктивные решения фильтра – обезвоживателя фугата.

Основные результаты работы внедрены на комплексе биологической очистки “Безлюдовский” ГКП “Харьковкоммуночиствод” г. Харькова и использованы в разработках институтов УГ НИИ “Укр ВОДГЕО”, Укркоммун-НИИПрогресс. Экономический эффект от внедрения разработанной технологии обработки фугата, образующегося при безреагентном центрифугировании на КБОБ, для установки производительностью 250 м3/сут составляет 186990 грн. в год.

Ключевые слова: осадки городских сточных вод, безреагентное центрифугирование, фугат, фильтрование, регенерация, отжим, эластичный пористый материал, регенерат, крупность фильтранта, плотность загрузки.

RESUME

Bulgakov V.V. Development of liquid phase treatment under reagentless municipal sewage sludge centrifugation. – Manuscript.

The dissertation is submitted for Candidate of Science degree in Technology, speciality 05.23.04 – water supply, sewerage. - Kharkov State Technical University of Construction and Architecture, Kharkov, 2001.

The dissertation is devoted to the decision of an urgent task of intensification of liquid phase treatment technology. Liquid phase is generated as a result of reagentless municipal sewage sludge centrifugation. Such results were received in the work: a method of liquid phase treatment by filtering through a elastic filter medium with further regeneration and reuse was developed; efficiency of use of an elastic filter medium for liquid phase treatment was determined; influence of residual impurity in filter medium upon liquid phase treatment process efficiency was defined; dependence of degree of breakdown of filter medium from quantity of compressibility cycle was determined; process flowsheet of reagentless sewage sludge centrifugation and the design approach of filter-dehydrator was developed.

The main results of work and engineering solutions were applied at Complex of biological purification “Bezludovskiy” SUP “Kharkivkomunochistvod” in Kharkov.

Key words: municipal sewage sludge, reagentless centrifugation, liquid phase, filtering, regeneration, squeezing, elastic porous material, regenerate, filter medium size, charging density.