Wirówka w oczyszczalni ścieków: Zasada działania i zastosowanie
- Szczegóły
Ze względów ekologicznych i ekonomicznych bardzo pożądany jest recykling wody, wykorzystywanej w procesach przemysłowych. Zasada 2-fazowej separacji ciał stałych od cieczy, dzięki sile odśrodkowej stała się standardem nowoczesnego oczyszczania wody i stabilności całego procesu.
Proces oczyszczania ścieków
Ścieki z nieskanalizowanej części aglomeracji są dowożone do punktu zlewnego wyposażonego w stanowiska zrzutowe i urządzenia podczyszczające ścieki. Po usunięciu skratek i piasku w stacji zlewnej ścieki dowożone dopływają grawitacyjnie rurociągiem do zbiornika uśredniającego, gdzie następuje uśrednienie składu ścieków poprzez ich wymieszanie oraz odgazowanie poprzez ich napowietrzenie (usunięcie siarkowodoru). Wymieszane ścieki dopływają do pompowni głównej, gdzie następuje oczyszczanie mechaniczne.
Oczyszczanie mechaniczne
Ścieki przepływają przez kraty hakowe, które zatrzymują stałe zanieczyszczenia. Następnie przepompowywane są do przewodu tłocznego i transportowane do piaskownika. Opadający na dno piasek jest zgarniany do komór osadowych, a następnie doprowadzany do płuczki piasku, która oddziela piasek od cząstek organicznych. Oczyszczony piasek jest transportowany do kontenera.
Po pobycie w piaskowniku ścieki dopływają do komory rozdzielczej, gdzie rozdzielane są do dwóch osadników wstępnych. W osadnikach następuje oddzielenie zawartych w ściekach zawiesin łatwo opadających. Wykorzystywana jest tu grawitacja, która pozwala substancjom cięższym od wody opaść na dno, a lżejszym od wody na unoszenie się na powierzchni. Są to procesy wynikające z zasad mechaniki, dlatego określa się je jako mechaniczne oczyszczanie ścieków.
Substancje opadające na dno stanowią około 1/3 całkowitych zanieczyszczeń, pozostałe 2/3 to zawiesiny nieopadające i substancje rozpuszczone. Substancje rozpuszczone usuwane są ze ścieków w dalszych procesach biologicznych. Części stałe pływające jak również osady, które opadły gromadzone w lejach osadników osady wstępne odprowadzane są okresowo pod ciśnieniem hydrostatycznym słupa ścieków do dwóch zagęszczaczy grawitacyjnych wyposażonych w wolnoobrotowe mieszadła.
Przeczytaj także: Efektywność Wirówki w Płockiej Oczyszczalni
Kanał dopływowy do piaskownika, piaskownik, kanały dopływowe do osadników wstępnych, osadniki wstępne jak również kanał dopływowy do komór denitryfikacji zostały zhermetyzowane poprzez ich zadaszenie wykonane z laminatu.
Oczyszczanie biologiczne
Ścieki z odsadników wstępnych są kierowane i doprowadzane grawitacyjnie do bloku biologicznego a ich nadwyżka do zbiornika retencyjnego. Aby zabezpieczyć reaktor biologiczny przed nadmiernym przepływem ścieków np. w celu zatrzymania pierwszej fali ścieków dopływających do oczyszczalni w czasie gwałtownych opadów, część ścieków kierowana jest właśnie do zbiornika retencyjnego.
Podwójny reaktor biologiczny trójfazowy umożliwia biologiczną redukcję związków węgla, azotu i fosforu do stopnia wymaganego aktualnymi przepisami. Rozdział ścieków na poszczególne ciągi i komory bloku realizowany jest poprzez zastawki regulacyjne. Udział strefy denitryfikacji i nitryfikacji wynosi po 50%. Do komory predenitryfikacji zostaje doprowadzone 20% ścieków dopływających na oczyszczalnię oraz osad recyrkulowany.
Mieszanina osadu ze ściekami dopływa do komory defosfatacji do której dopływa także pozostała część ścieków. Następnie zawartość komór defosfatacji przepływa do komór denitryfikacji gdzie doprowadzone są ścieki recyrkulowane.
Dla optymalizacji pracy oczyszczalni zastosowano program optymalizacji procesu oczyszczania ścieków RTC firmy HACH mający znaczny wpływ na efektywność energetyczną procesów oczyszczania ścieków. Systemem sterowania on-line, prowadzi dynamiczną analizę i optymalizację wybranych procesów oczyszczania ścieków w czasie rzeczywistym.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Na oczyszczalni pracują 4 osadniki wtórne. Wszystkie osadniki wtórne wyposażone są w zgarniacze powierzchniowo - denne z korytem zbiorczym części pływających oraz czujniki poziomu osadu. Na wlocie do każdego z osadników, zamontowane zostały flokulatory statyczne poprawiające proces sedymentacji osadu.
Z osadników wtórnych ścieki oczyszczone spływają bezpośrednio do kanału zrzutowego, który kieruje je do odbiornika. Osad nadmierny podawany jest do pompowni osadu, a następnie dwiema pompami do mechanicznego zagęszczania osadu. Przed wirówkami zagęszczającymi dodawany jest polielektrolit w emulsji, mający zwiększyć zagęszczenie osadu. Następnie jest mieszany się z osadem wstępnym i tak przygotowany trafia do dwóch zamkniętych komór fermentacyjnych.
Komory fermentacyjne i wytwarzanie biogazu
W środku zbiorników znajduje się rura centralna, do której podawany jest osad. Rura centralna u góry posiada otwory przelewowe, przez które osad dostaje się do zbiornika i następnie ulega procesowi fermentacji metanowej. Jest ona dodatkowo stymulowana poprzez nagrzewanie osadu przepływającego przez wymienniki ciepła.
Powstający w procesie fermentacji metanowej gaz, zwany biogazem, składa się z metanu i dwutlenku węgla oraz nieznacznych domieszek wodoru, siarkowodoru, azotu, pary wodnej i innych gazów. Skład biogazu zależy od rodzaju biomasy użytej do fermentacji oraz od sposobu przeprowadzenia fermentacji.
Do czasowego magazynowania osadu przefermentowanego wybudowany został nowy zbiornik żelbetowy o pojemności czynnej 238 m3, pełniący rolę zbiornika nadawy osadu przed podaniem go do instalacji odwadniania w budynku odwadniania osadu. Biogaz ujmowany z komór fermentacyjnych jest magazynowany w powłokowym zbiorniku biogazu o pojemności 1000 m3, z dwoma dmuchawami powietrza. Następnie dostarczany jest do budynku kotłowni w którym w latach 2010-2015 zainstalowano 3 układy kogeneracji przetwarzające biogaz na energię elektryczną.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
Produktem ubocznym „zielonej energii” jest ciepło, które w 100% pokrywa zapotrzebowanie na energię cieplną służąc do ogrzewania komór fermentacyjnych oraz pozostałych budynków oczyszczalni ścieków. W efekcie końcowym nic się nie marnuje.
Instalacje dodatkowe
- Pochodnia spalania nadmiaru biogazu
- Instalacja odsiarczania biogazu
Osad przefermentowany w komorach fermentacyjnych może przelewać się do rurociągu i przepływać do otwartego basenu fermentacji. Służy do magazynowania lub dofermentowania osadu.
Rola wirówek w procesie odwadniania osadu
Osad zagęszczony w zagęszczaczach grawitacyjnych spływa grawitacyjnie do pompowni operacyjnej z której tłoczony jest pompowo do stacji zagęszczania i na pompę jednośrubową którą tłoczony jest z odpowiednią wydajnością do wirówki. Osad zagęszczony z WKFo tłoczony jest pompą jednośrubową do wirówki.
Dawkowanie polielektrolitu to proces przygotowania osadu. Celem przygotowania osadu jest przekształcenie bezpostaciowej struktury osadu w osad o strukturze porowatej (łatwej do odwodnienia). Przygotowanie osadu zależy od metody odwadniania. Dla substancji zawierających dużo substancji organicznych, bardziej skuteczne są polielektrolity kationowe.
Rozdzielenie odbywa się w poziomym cylindryczno - stożkowym bębnie wirówki zawierającym ślimak wygarniający. Mieszanina odprowadzana jest do bębna centralną rurą znajdującą się wewnątrz ślimaka wygarniającego, który posiada otwory wyrzutowe i przez nie wskutek siły odśrodkowej mieszanina wyrzucana jest na wewnętrzną powierzchnię bębna.
Tutaj następuje proces rozdziału mieszaniny, tworzą się dwa pierścienie - ciała stałego bezpośrednio na ściance bębna oraz cieczy ponad ciałem stałym. W stacji odwadniania osad zostaje wymieszany z wapnem palonym, które dostarczane jest podajnikiem ślimakowym z zasobnika. Wymieszanie osadu z wapnem palonym powoduje wytworzenie się wysokiej temperatury na skutek reakcji wapna z wodą zawartą w osadzie.
Stacja flokulacji składa się ze zbiornika magazynowego polielektrolitu wyposażonego w podnośnik próżniowy do nasypywania flokulantu. Sproszkowany polielektrolit odmierza się dozownikiem do reduktora - strumieniem, skąd w wymaganych proporcjach wstępnie mieszany jest z wodą. Przed wykorzystaniem go w rolnictwie należy przebadać jego toksyczność.
Wirówki dekantacyjne Alfa Laval i Flottweg
Wirówki dekantacyjne Alfa Laval pomagają w separacji ciał stałych i cieczy w jednym ciągłym procesie. Wyróżniają się wysokowydajną separacją, która skutkuje ekstrakcją / klarowaniem produktów o doskonałej jakości i wyższej wartości handlowej. Separacja ciał stałych od cieczy to powszechny proces w wielu gałęziach przemysłu, a firma Alfa Laval posiada ponad 60-letnie doświadczenie w jego realizacji za pomocą wirówek dekantacyjnych.
Alfa Laval używa stali nierdzewnej o wysokiej jakości we wszystkich częściach mających kontakt z procesem separacji, by zapobiec korozji. Obracające się pod dużym obciążeniem elementy są wytwarzane z odlewanej odśrodkowo stali nierdzewnej o wysokiej wytrzymałości, co zapewnia jednolitą strukturę, brak wad odlewniczych oraz komponenty bez spawów. Elementy narażone na zużycie, takie jak strefa podawania, wyrzutu substancji stałych, bęben i ślimak, są chronione materiałami odpornymi na ścieranie.
Wirówki dekantacyjne, wyposażone w unikalne technologie Alfa Laval, zapewniają wyższą wydajność, niezawodność i łatwość serwisowania w sektorach energetycznym, biopaliwowym, spożywczym, wodnym i odpadowym. Patentowana konstrukcja z zawiasami sprężynowymi umożliwia łatwe otwieranie nawet najcięższej pokrywy ręcznie. Separacja zachodzi w poziomo ułożonym bębnie wyposażonym w przenośnik ślimakowy.
Nadawa (osad) podawana jest do wnętrza bębna dekantera przez nieruchomą rurę wlotową, gdzie jest delikatnie przyspieszana poprzez wirnik wlotowy. Ślimak obraca się w tym samym kierunku, co bęben wirówki, ale z inną prędkością, co powoduje przesuwanie osadu w kierunku stożkowej części bębna. Cząstki placka opuszczają bęben przez otwory wylotowe osadu odwodnionego, znajdujące się na obwodzie.
Separacja osadu zachodzi na całej długości cylindrycznej części bębna, zaś klarowny odciek opuszcza bęben wypływając swobodnie poprzez otwory wylotowe filtratu wyposażone w regulowane przegrody tzw. Separacja ciał stałych z cieczy odgrywa kluczową rolę w niezliczonych procesach przemysłowych.
Szereg przedsiębiorstw korzysta tradycyjnie z klarowników lub odstojników, w których cząsteczki, osady oraz ciała stałe opadają stopniowo na dno w wyniku działania siły grawitacyjnej. Aby przyspieszyć proces separacji, w wirówce dekantacyjnej wykorzystano siłę odśrodkową, zapewniając wydajność nawet o 4000 razy większą w porównaniu z wydajnością sił grawitacyjnych.
Założona w 1883 roku, firma Alfa Laval była pionierem w technologii separacji odśrodkowej, nieustannie wprowadzając innowacje, w tym naszą wirówkę dekantacyjną o wysokiej wydajności. Od małoskalowych testów pilotażowych na miejscu po skalowalną produkcję, doświadcz wygody kompaktowej, modułowej jednostki na stelażu typu plug-and-play.
Obrotowe elementy wirówek dekantacyjnych Alfa Laval narażone na duże naprężenia są wytwarzane maszynowo z odlewanej stali nierdzewnej o wysokim stopniu wytrzymałości. Takie rozwiązanie zapewnia jednolitą strukturę materiałową, wolną od wad a także wyeliminowanie spawów w gotowych komponentach. Wszystkie podatne na zużycie strefy wirówek Alfa Laval, tj. strefa zasilania, odprowadzania cząstek stałych, bęben i ślimak są chronione materiałem odpornym na ścieranie, odpowiednim dla warunków eksploatacyjnych w konkretnym procesie przemysłowym.
Technolodzy Alfa Laval nieustannie doskonalą technologię uszczelnień stosowaną w wirówkach dekantacyjnych. Jeśli chodzi o niestandardowe rozwiązania serwisowe, proponuje podpisanie tzw. umowy o wydajność, którą będzie dostosowana do konkretnych potrzeb klienta. W Alfa Laval poziom zaawansowania w dziedzinie innowacyjności nie ogranicza się wyłącznie do urządzeń.
Wymagania dotyczące jakości i wydajności oczyszczalni zwiększają się z roku na rok, między innymi ze względu na rosnące koszty energii i utylizacji. Dlatego wirówki dekantacyjne są nowoczesnym rozwiązaniem do odwadniania powstającego osadu. W ostatnich pięciu dekadach firma Flottweg zyskała bogate i cenne doświadczenie w dziedzinie zagęszczania i odwadniania osadu ściekowego.
Dzięki połączeniu efektywnego energetycznie i wydajnego napędu, Flottweg Simp Drive®, oraz stale optymalizowanej geometrii dekantera wirówki dekantacyjne Flottweg mają parametry lepsze o wiele punktów procentowych od innych modeli. Dla każdego rozmiaru urządzenia dostępna jest pasująca maszyna.
Aby zaoszczędzić energię, urządzenia serii C firmy Flottweg szczególnie korzystnie przyspieszają doprowadzane medium do separacji. W odróżnieniu od innych wirówek dekantacyjnych dekantery serii C są wyposażone w stożek podwójny i płytkę spiętrzającą. Podwójny stożek powoduje zmniejszenie odległości między bębnem dekantera a ślimakiem. Powoduje to dociśnięcie fazy stałej do płytki spiętrzającej i zwiększenie prasowania.
Za oznaczeniem serii C kryje się wirówka dekantacyjna do obróbki ścieków, o optymalnym stosunku ceny do jakości. Bęben dekantera jest skonstruowany w sposób powiększający pojemność sedymentacyjną. Zwiększa to gęstość mocy. Mimo to wirówka dekantacyjna nie zajmuje dużo miejsca.
Specjalna konstrukcja ślimaka zapewnia najwyższe wskaźniki substancji suchej odprowadzanej fazy stałej. Zwiększenie zawartości substancji suchej z 23 do 25 procent oznacza dla klientów Flottweg mniejszą o około osiem procent objętość osadów. Obniża to koszty transportu i utylizacji również o osiem procent, co daje klientowi znaczne możliwości oszczędzania.
Mocny napęd Simp Drive® wspomaga wydajność wirówki dekantacyjnej. Umożliwia on niezależne od siebie sterowanie prędkością obrotową bębna i różnicową prędkością obrotową w trakcie pracy. W przypadku zmiennych warunków dopływu zapewnia to stały wskaźnik substancji suchej w odprowadzanej fazie stałej.
Dzięki optymalnej geometrii bębna i ślimaka potrzebna jest mniejsza ilość floktuantu. Nasze wirówki serii C są oszczędne nie tylko w przypadku zapotrzebowania na floktuant, ale również na energię. Ze względu na specjalną konstrukcję wirówki oraz napędu Simp Drive® dekanter do ścieków jest szczególnie oszczędny.
Zamontowanie systemu Recuvane® jeszcze bardziej ograniczyło zużycie energii przez dekanter. Musi on wykorzystywać energię w celu rozpędzenia produktu do roboczej prędkości obrotowej. Tutaj zużywana jest największa ilość energii. Po separacji faza ciekła (odciek) wypływa z systemu bez ciśnienia. Energia znajdująca się w wodzie zostaje przy tym utracona.
System Recuvane® firmy Flottweg umożliwia klientom odzyskanie części tej energii rotacji. Specjalna konstrukcja systemu Recuvane® umożliwia precyzyjne odprowadzanie odcieku. Energia odzyskana podczas odprowadzania wspomaga napęd główny. Dodatkowe odzyskiwanie energii dzięki systemowi Recuvane® firmy Flottweg Oszczędny napęd bębna i ślimaka Zmniejsza zużycie energii dekantera o 10-30 procent.
Konstrukcja produktów serii C zapewnia łatwy dostęp do celów konserwacyjnych. Wirnik i ślimak można szybko montować lub demontować. Skraca to czas przestoju oraz obniża koszty konserwacji i serwisu. Części eksploatacyjne można łatwo wymienić na miejscu. Ponadto wirówki dekantacyjne są wyposażone w obszerny zestaw zabezpieczający przed zużyciem. Otwory wlotowe i wylotowe są specjalnie zabezpieczone przed zużyciem. Wszystkie części stykające się z produktem wykonano z wysokogatunkowej stali szlachetnej.
Liczne możliwości automatyzacji pozwalają na pracę wirówek dekantacyjnych przez 24 godziny, co zmniejsza liczbę potrzebnego personelu. To ponownie oznacza oszczędność kosztów dla oczyszczalni. Prędkość obrotową bębna i różnicową prędkość obrotową można całkowicie automatycznie regulować przez Simp Drive®. Wahania dopływu można cały czas kompensować, aby niezmiennie uzyskiwać optymalną substancję suchą w odwodnionej fazie stałej.
Również, na życzenie, można zautomatyzować dozowanie floktuantu. Zapotrzebowanie jest monitorowane w czasie rzeczywistym. Obniża to zużycie polimerów i powoduje oszczędność kosztów eksploatacji. Oprócz niewielkiego zapotrzebowania na polimer dostępne są wszystkie opcje zdalnego monitorowania i zdalnej konserwacji - zgodnie z zasadami Eksploatacji 4.0.
Nasze wirówki dekantacyjne serii C są elementem całego procesu oczyszczania ścieków. Aby urządzenie pracowało wydajnie i bezpiecznie, wszystkie części muszą optymalnie współdziałać. Funkcję urządzenia transportującego dekantera lub wirówki Tricanter® pełni ślimak. Obraca się z pewną różnicową prędkością obrotową (względem bębna) i przesuwa osadzoną fazę stałą w kierunku przewężonego stożkowo końca bębna.
Osad ściekowy osiąga w bębnie dekantera maksymalną prędkość obrotową, przy której faza stała osadza się na wewnętrznej ścianie bębna. Bęben dekantera serii C jest specjalnie dostosowany do potrzeb zakładów oczyszczania i wodociągowych. Flottweg oferuje różne rodzaje zabezpieczeń minimalizujących zużycie i ścieranie. Dzięki nim dekanter jest w stanie dłużej służyć.
Napęd Simp Drive® reguluje różnicę prędkości obrotowych bębna dekantera i ślimaka w zależności od wykrywanego momentu obrotowego ślimaka. Różnica prędkości obrotowych wyznacza czas przebywania fazy stałej w bębnie i ma duży wpływ na proces oddzielania.
Optymalne ustawienie głębokości jeziorka zapewnia skuteczniejsze usunięcie wilgoci z fazy stałej, a w konsekwencji lepszy produkt końcowy. Przy pomocy Recuvane® firmy Flottweg można odzyskać część energii, która normalnie jest tracona podczas odpływu oczyszczonej wody.
Zamknięta konstrukcja wirówek dekantacyjnych zapobiega wydostawaniu się brudu i zapachów. Uszczelnienie wirówek chroni otoczenie przed nieprzyjemnymi zapachami i aerozolami z osadu ściekowego. Oczyszczona faza ciekła wypływa przez otwory w pokrywie bębna, w których znajdują się dokładnie regulowane płytki spiętrzające.
tags: #wirowka #w #oczyszczalni #ścieków #zasada #działania
