Этот особый вид сушки пригоден для любых очистных сооружений
01.07.2017
Для сушки по этому методу требуются минимальные производственные площади, она помогает сэкономить до 95 % расходуемой на сушку тепловой энергии, сушка происходит быстро и без выделения запаха. Речь идёт о сушке осадка очистных сооружений перегретым водяным паром. Хотя этот апробированный метод сушки уже применяется на свеклосахарных заводах, для очистных сооружений это решение новое и позволяющее увеличить их производительность при утилизации осадка.
Утилизация влажного осадка очистных сооружений, который не может быть передан на предприятия сельского хозяйства, обходится дорого. Поэтому на очистных сооружениях принимается решение о сушке осадка. Однако классические методы сушки (в дисковых, конвейерных или барабанных сушилках) обладают одним недостатком – при этом возможна рекуперация лишь очень небольшой части используемой энергии. Как и при сушке свекловичного жома классическим методом, т.е. в барабанной сушилке, здесь отсутствуют потребители, нуждающиеся в больших объёмах влажного тёплого воздуха.
Уникальная опытная установка для сушки осадка очистных сооружений
Поэтому очистные сооружения и занимающиеся утилизацией осадка предприятия остро нуждаются в альтернативных методах сушки – таких, как испарительная сушка под давлением выше атмосферного. При работе по этому методу энергия высвободившегося вторичного пара может быть вновь использована после его конденсации; при этом находящиеся в паре примеси снова переходят в жидкую фракцию. Поэтому с начала 2016 года специалисты ВМА исследуют на уникальной опытной установке различные способы сушки осадка очистных сооружений перегретым паром в псевдоожиженном слое – в лабораторном масштабе, но в промышленных условиях.
Время для этого выбрано как нельзя лучше. В этом году вступают в силу изменённые редакции Положения об утилизации осадков очистных сооружений и Положения об использовании удобрений, что заставляет задуматься эксплуатационников очистных сооружений – им придётся в ближайшие годы разработать новые концепции утилизации осадков, т.к. в 2029 году истекает срок разрешения для самого дешёвого варианта – вывоза влажных осадков на поля.
В одной лишь Германии более 10 000 очистных сооружений ежегодно произво дят примерно семь миллионов тонн влажных осадков, большую часть которых в будущем придётся высушивать – в том числе и для обеспечения требуемого Положением извлечения из них азота и фосфора. В Германии в осадках очистных сооружений содержится примерно 60 000 тонн фосфора – ценного минерального удобрения. Примерно треть этого количества используется в сельском хозяйстве. Для получения фосфора осадок необходимо сгустить по схеме: обезвоживание осадка -> сушка -> моносжигание.
При обезвоживании осадка технологические разработки последних лет позволяют получать сегодня содержание сухих веществ на 40 % выше прежнего – до 0,35 кг СВ / кг (суммарное содержание кг СВ / кг). Что касается сушки осадка, то в этой области подобных технологических скачков до сих пор не наблюдалось. Причина этого заключается и в таких недостатках традиционных сушилок, как (помимо неприятного запаха, пожарои взрывоопасности и проблемы утилизации тепла) влажность конечного продукта и фаза слипания шлама, а также требующиеся для сушилок производственные площади.
Решение для этой проблемы – использование в качестве испарительной сушилки аппарата с псевдоожиженным слоем, работающего под давлением. Это давление возможно поддерживать только в том случае, если сушилка герметически закрыта. Вследствие этого процесс протекает без распространения запахов и, благодаря паровой атмосфере, без присутствия кислорода. Внутри сушилки также отсутствует опасность окисления, пожара или взрыва. Благодаря высокой температуре сушки получаемые твёрдые вещества (> 0,95 кг СВ / кг) и конденсат стерильны.
При использовании перегретого пара время сушки может быть снижено по сравнению с сушкой горячим воздухом. Тем самым сокращается продолжительность пребывания осадка в сушилке, благодаря чему может быть уменьшена и площадь, необходимая для установки сушилки. Стоящая на площадке всего в три метра диаметром сушилка с псевдоожиженным слоем, работающая в непрерывном режиме, производит две тонны в час малопыльного гранулированного продукта со стабильным содержанием сухих веществ.
Для этого осадок плотностью от 0,25 до 0,35 кг СВ / кг (до фазы слипания) подвергается дезинтеграции на отдельные частицы и затем бережной сушке в псевдоожиженном слое до остаточной влажности в 0,95 кг СВ / кг. Псевдоожижение предотвращает слипание частиц или их прилипание к стенкам. Поэтому фаза слипания осадка не оказывает влияния на процесс сушки.
Содержащаяся в осадке вода превращается в теплофикационный пар на высоком энергетическом уровне – тем самым сушилка становится парогенератором. В качестве побочного продукта получается высушенный осадок. При этом экономятся затраты на утилизацию осадка и повышается содержание в нём фосфора.
Как энергия экономит сама себя
В получаемом в качестве основного продукта вторичном паре всё ещё содержится 95 % поданной на сушку энергии. Откуда подаётся эта энергия? На очистных сооружениях она может быть подана от многих источников: частично от блочной ТЭЦ, как продукт термической утилизации части газов брожения, а в идеале – от сжигания высушенного осадка.
При работе в таком режиме производится меньше тока, что сначала можно сравнить только с такими вторичными преимуществами, как малая площадь установки, отсутствие эмиссий и снижение затрат на утилизацию. Гораздо яснее видны преимущества испарительной сушки в том случае, если вторичный пар (150 °С при давлении 4 бар) используется на самих очистных сооружениях, где для этого имеется множество возможностей: дезинтеграция избытка шлама или биоотходов, аэрирование аэротенков, упаривание сильно загрязнённых сточных вод, предварительная сушка, отгонка паром, централизованное теплоснабжение и т.д.
Благодаря высокоэффективной каскадной конденсации одного или нескольких потребителей тепла эта энергия будет вновь иметься в распоряжении, что означает её многократное использование и снижает выбросы CO2. К тому же некоторые из этих методов позволяют почти на 30 % увеличить количество газа, выделяющегося при очистке сточных вод, и одно- временно снизить количество осадка. Благодаря этому можно строить новые очистные установки меньшего размера и значительно повысить производительность уже работающих очистных сооружений.
