Перспективные технологии
утилизации осадка сточных вод:
низкотемпературная сушка
Низкотемпературная сушка осадка сточных вод способна обеспечить уменьшение объема осадка, его стабилизацию, дезинфекцию и повторное применение. Гранулы высушенного осадка можно использовать в качестве биотоплива, строительного, цементного материала, а также материала для захоронения мусора. Технология низкотемпературной сушки актуальна в рамках решения приоритетных задач:
• в области жилищно-коммунального хозяйства;
• природоохранной деятельности;
• энерго/ресурсосбережения;
• рационального природопользования;
• использования вторичных
• в области жилищно-коммунального хозяйства;
• природоохранной деятельности;
• энерго/ресурсосбережения;
• рационального природопользования;
• использования вторичных
Принцип работы
Влажный осадок (влажностью 60–84 %) предварительно измельчают. Осушенный и горячий воздух проходит через влажный осадок и забирает влагу, таким образом, превращаясь в горячий влажный воздух, который затем поступает в тепловой насос, где происходит конденсация поглощенной влаги (осушение). Фреон сжимается компрессором, превращаясь в газ высокой температуры (до 100 °C) и высокого давления, газообразный хладагент конденсируется и сжижается в конденсаторе c выделением высокотемпературной тепловой энергии, которая будет передаваться в сушильную камеру циркуляционным вентилятором для нагрева находящегося там воздуха. После конденсации
и выделения тепла хладагент преобразуется в жидкость низкой температуры и низкого давления через расширительный клапан.
и выделения тепла хладагент преобразуется в жидкость низкой температуры и низкого давления через расширительный клапан.
Жидкий хладагент будет непрерывно поглощать низкую тепловую энергию окружающего воздуха и быстро испаряться из-за резкого снижения давления при поступлении в испаритель, начнется следующий цикл. Температура выходящего осадка низкая (< 50 °C), что позволяет хранить продукцию непосредственно без охлаждения. Система не имеет опасности взрыва и не требует заправки азотом.
Сравнение технологий сушки
Установка низкотемпературной сушки
Установка низкотемпературной сушки применима для осадка с влажностью от 84 %, который образуется в коммунальной, полиграфической, красильной, бумажной, гальванической, химической и кожевенной отраслях. Подходит для очистных сооружений в городской зоне.
• После сушки влажность ила снижается с 80 до 10 %.
• Объем осадка может быть уменьшен до 67 %, а вес – до 80 %, что значительно эко- номит транспортные расходы.
• Низкотемпературный (40–80 °С) режим сушки полностью реализован в закрытом шкафу, не допускает разлива запахов и не требуют установки сложных дезодорирующих устройств.
• Благодаря пастеризации (стерилизации при низкотемпературном нагреве) при температуре сушки 70–80 °C и периоду сушки 90–120 минут можно эффективно стерилизовать более 90 % бактерий.
• На выходе из установки образуется конденсатная вода, которая может быть направлена в начало очистных сооружений для разбавления концентрированного стока.
• После сушки влажность ила снижается с 80 до 10 %.
• Объем осадка может быть уменьшен до 67 %, а вес – до 80 %, что значительно эко- номит транспортные расходы.
• Низкотемпературный (40–80 °С) режим сушки полностью реализован в закрытом шкафу, не допускает разлива запахов и не требуют установки сложных дезодорирующих устройств.
• Благодаря пастеризации (стерилизации при низкотемпературном нагреве) при температуре сушки 70–80 °C и периоду сушки 90–120 минут можно эффективно стерилизовать более 90 % бактерий.
• На выходе из установки образуется конденсатная вода, которая может быть направлена в начало очистных сооружений для разбавления концентрированного стока.
Энергопотребление
• Потребление электроэнергии на сушку 1 т осадка с влажностью от 80 до 10 % составляет 195 кВт·ч при максимальной производительности.
• Потребление электроэнергии на сушку 1 т осадка с влажностью от 80 до 60 % составляет 125 кВт·ч при максимальной производительности.
• Потребление электроэнергии на сушку 1 т осадка с влажностью от 80 до 60 % составляет 125 кВт·ч при максимальной производительности.
Интеллектуальное управление
Полностью автоматическая работа.
• Программируемый логический контроллер + сенсорный экран управления обеспечивают удаленное и централизованное управление.
• Влажность осадка на выходе можно регулировать (в диапазоне от 10 до 50 %).
• Программируемый логический контроллер + сенсорный экран управления обеспечивают удаленное и централизованное управление.
• Влажность осадка на выходе можно регулировать (в диапазоне от 10 до 50 %).
Апробация
В 2023 г. специалисты компании «ЭКВИПЛЕКС» совместно с производителями оборудования провели опытно-промышленные испытания установки низкотемпературной сушки осадка сточных вод. Испытания проводились на территории Китая.
• Ежедневная пропускная способность одной линии сушки может достигать 70 т/25 тыс. т в год (осадок шлама с влажностью 84 %), что подходит для децентрализованной или централизованной обработки.
• Установка не подвержена влиянию температуры окружающей среды (например, низкая температура зимой) и влажности (высокая влажность летом), подходит для различных регионов и погодных условий.
• Применение запатентованной технологии четырехступенчатого осушения, которая представляет собой технологию промежуточного теплообмена, охлаждения и осушения, а также использования температурного градиента, обеспечивает коэффициент производительности комплексного осушения (SMER) более 4,2 кг Н2О/кВт·ч.
• Ежедневная пропускная способность одной линии сушки может достигать 70 т/25 тыс. т в год (осадок шлама с влажностью 84 %), что подходит для децентрализованной или централизованной обработки.
• Установка не подвержена влиянию температуры окружающей среды (например, низкая температура зимой) и влажности (высокая влажность летом), подходит для различных регионов и погодных условий.
• Применение запатентованной технологии четырехступенчатого осушения, которая представляет собой технологию промежуточного теплообмена, охлаждения и осушения, а также использования температурного градиента, обеспечивает коэффициент производительности комплексного осушения (SMER) более 4,2 кг Н2О/кВт·ч.
Экономика низкотемпературной сушки осадка сточных вод
В настоящее время идет внедрение технологии утилизации осадка сточных вод с применением низкотемпературной сушки на территории России. Ежедневная пропускная способность одной линии сушки может достигать 70 т/25 тыс. т в год (осадок шлама с влажностью 80 %), что подходит для децентрализованной или централизованной обработки. На объекте № 1 отсутствует цех механического обезвоживания и осадок сточных вод образуется с влажностью 98 %. На объектах № 2 и № 3 применяется механическое обезвоживание осадка, и влажность составляет 75 %. Таким образом, возможны следующие варианты финансовой модели водоканала. Вариант 1: водоканал несет расходы на утилизацию осадка сточных вод. Осадок не используется как товар. Вариант 2: водоканал зарабатывает на продаже сухого осадка. При этом водоканал получает прибыль и избавляется от осадка как отхода 4 класса опасности. Так как в каждом регионе стоимость электроэнергии разная, то можно самостоятельно рассчитать затраты на электроэнергию (см. данные «Энергопотребление») и сопоставить окупаемость установки.
Варианты использования высушенного осадка
• При производстве цементного клинкера (для повышения прочности). Применяется твердое агрегатное состояние осадка сточных вод – гранулы после сушки, влажностью 10–30 % (на основании научных изысканий Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова).
• При производстве керамзитового гравия (введение механически обезвоженных осадков сточных вод в количестве 3–5 % к массе глины вместо традиционной добавки – опилок).
• При производстве стеклокерамики и стеновой керамики в качестве корректирующей добавки.
• При использовании в качестве удобрения согласно ГОСТ Р 54534–2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при использовании для рекультивации нарушенных земель».
• При использовании для благоустройства и озеленения согласно ГОСТ Р 54534–2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при использовании для рекультивации нарушенных земель».
• При использовании на полигонах ТБО с рекультивацией согласно ГОСТ Р 54534–2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при использовании для рекультивации нарушенных земель».
• При производстве керамзитового гравия (введение механически обезвоженных осадков сточных вод в количестве 3–5 % к массе глины вместо традиционной добавки – опилок).
• При производстве стеклокерамики и стеновой керамики в качестве корректирующей добавки.
• При использовании в качестве удобрения согласно ГОСТ Р 54534–2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при использовании для рекультивации нарушенных земель».
• При использовании для благоустройства и озеленения согласно ГОСТ Р 54534–2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при использовании для рекультивации нарушенных земель».
• При использовании на полигонах ТБО с рекультивацией согласно ГОСТ Р 54534–2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при использовании для рекультивации нарушенных земель».