The environmental health of populated areas directly depends on the quality of wastewater treatment at wastewater treatment facilities. Sewage treatment generates harmful substances in the form of sludge, which is disposed of in special facilities called sludge ponds. Failure to properly store and operate these facilities can have a negative impact on the surrounding area. This article examines the disposal of wastewater sludge from Omsk's wastewater treatment facilities using catalytic thermal oxidation. The facility's operating technology, in accordance with design documentation, is described. Recommendations for improving the efficiency of sludge disposal are provided.

Keywords: sludge pond, catalytic reactor, wastewater sludge disposal.

Важную роль в развитии городской инфраструктуры и сохранении экологического баланса окружающей среды играют очистные сооружения, предназначенные для очистки сточных вод.

На стадиях механической и биологической очистки канализационных сточных вод процесс сопровождается образованием шлама (осадков) от биологической очистки. Образованный шлам в большинстве случаев утилизируется посредством захоронения на илошламонакопителях. Однако подобные методы утилизации отходов могут сопровождаться как негативным экологическими воздействием на окружающую среду, так и экономическими затратами, связанными с их содержанием и последующей ликвидацией. Поэтому одной из главных задач на сегодняшний день является утилизация осадков сточных вод очистных сооружений.

Очистка хозяйственно-фекальных сточных вод и производственных стоков промышленных предприятий города Омска осуществляется очистными сооружениями АО «ОмскВодоканал». Для утилизации осадков сточных вод очистных сооружений данного предприятия построен цех термокаталитического окисления осадков сточных вод (ТКО ОСВ).

Функциональная особенность объекта заключается в обезвреживании влажных осадков коммунальных сточных вод методом окисления осадков кислородом в псевдоожиженном слое кварцевого песка с 20 % содержанием дисперсного катализатора глубокого окисления веществ при температуре 700–750 °C. При этом происходит утилизация осадков сточных вод (ОСВ), образующихся после первичных и вторичных отстойников очистных сооружений канализации АО «ОмскВодоканал» (г. Омск).

Проектная мощность технологии, реализуемой в установке термокаталитического окисления осадка сточных вод, составляет 6 т/ч по влажному осадку или 1,5 т/ч по сухому осадку. На рисунке 1 приведена технологическая схема модуля ТКО ОСВ

Рис. 1. Технологическая схема модуля ТКО ОСВ

Одним из достоинств каталитического сжигания осадков является возможность локализации процесса окисления летучих соединений и образующегося углерода коксового остатка непосредственно в псевдоожиженном слое.

Меняя время нахождения частиц отходов в слое катализатора за счёт изменения высоты слоя или скорости псевдоожижения, можно существенно менять степень выгорания углерода и ограничить процесс горения выделением летучих и карбонизацией коксового остатка. В зависимости от вида осадка выход твёрдых продуктов может достигать 50–60 %. Исследование текстурных характеристик продуктов показало, что в слое катализатора можно получать адсорбенты с высокой удельной поверхностью 200–400 м ² /г.

Сырьём и одновременно топливом является кек — механически обезвоженный осадок сточных вод. При его утилизации в реакторе выделяется тепловая энергия, дымовые газы и зола.

Дополнительные виды топлива — каменный уголь, дизельное топливо.

Дымовые газы от реактора отводятся через индивидуальный газоход, охлаждаются в рекуператоре и экономайзере (рис. 2). Очистка дымовых газов от твёрдых частиц производится в рукавном фильтре. Осаждение паров происходит в мокром скруббере. Охлаждённые и очищенные дымовые газы дымососами подаются в индивидуальную дымовую трубу диаметром 800 мм, высотой 25 м, расположенную снаружи здания цеха.

Рис. 2. Принципиальная схема каталитического реактора

Теплота нагретых дымовых газов (до 700–750 °С) отходящих дымовых газов, содержащих водяной пар и золу, используется для нагрева воздуха в рекуператоре и для нагрева воды в экономайзере (в соответствии с материальным и тепловым балансом).

Утилизированное тепло частично используется для подогрева воды для бытовых и хозяйственных нужд (отопление и горячее водоснабжение производственных и бытовых помещений предприятия).

В перспективе развития цеха ТКО ОСВ полученное тепло целесообразно использовать для теплоснабжения зданий и сооружений, расположенных на площадке ОСК АО «ОмскВодоканал».

Таким образом, технология каталитического сжигания осадков имеет неоспоримые достоинства по сравнению с традиционными способами утилизации осадков сточных вод посредством захоронения на илошламонакопителях.

В то же время за период эксплуатации цеха выявлены некоторые недостатки в технологии ТКО ОСВ.

Для обеспечения устойчивой работы в автотермическом режиме при расчётной производительности по кеку (влажному ОСВ) 6 т/ч необходимо дооснастить установку системой управления температурой воздуха перед реактором. В системе подачи воздуха необходимо предусмотреть регулирующий клапан с сервоприводом, имеющим трёхпозиционное или аналоговое управление от регулятора температуры воздуха.

Такая система позволит управлять подачей воздуха от воздуходувок в реактор: смешивание исходного воздуха и воздуха, прошедшего через реактор, обеспечит поддержание температуры воздуха, подаваемого на окисление (горение) кека.

Необходимо увеличить диаметр средней части реактора и высоту верхней части реактора. Увеличение высоты диаметра цилиндров реактора и, соответственно, подъём сепаратора способно скомпенсировать выявленный недостаток.

Перечисленные мероприятия позволяют улучшить эффективность работы модуля термокаталитического окисления осадков сточных вод и повысить его производительность.

Литература:

1. Методика оценки технологической эффективности работы городских очистных сооружений канализации. М., Стройиздат, 1987.
2. Методы доочистки сточных вод. Н. А. Лукиных и др., М., Стройиздат, 1978 г.
3. Наладка и эксплуатация очистных сооружений городской канализации. Эль М. А., Эль Ю. Ф., М.,Стройиздат, 1977 г.
4. Оборудование водопроводных и канализационных сооружений. Б. А. Москвитин и др., М.,Стройиздат, 1984 г.
5. Обработка осадков сточных вод. Туровский И. С., М., Стройиздат, 1982 г.
6. Проектирование очистных сооружений канализации. Колобанов С. К. и др., Киев, «Будiвельник», 1977 г.
7. Проектная документация. Раздел 1 «Пояснительная записка». Том 1.1 1130–02-П-ПЗ.1 С изм. от 25.07.2020.
8. Рабочая конструкторская документация СПКБЭ.РК.00.00.00.000 РД. Реактор каталитический.
9. Теплофикационный модуль термокаталитического окисления осадкой сточных вод очистных сооружений канализации г. Омска. Первый этап строительства. Рабочая документация. Технологические решения. Основной комплект чертежей 0219/ТМО-ТХ Книга 1.
10. Техническое задание на выполнение комплекса работ «под ключ» объекта: «Теплофикационный модуль термокаталитического окисления осадков сточных вод очистных сооружений канализации г. Омска. Первый этап строительства».