CC BY
33ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ СУШКИ ОСАДКА НА САЛАРСКОЙ СТАНЦИИ АЭРАЦИИ Мягкова Н.В.
Мягкова Наталья Валентиновна - ассистент, кафедра экологии и управления водными ресурсами, Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: тепловая обработка осадка сточных вод является актуальной задачей. На Самарской станции аэрации г. Ташкента образующийся осадок обрабатывается только на иловых площадках. Для получения товарного удобрения предлагается сушка осадка с помощью гелиосушильной установки.
Ключевые слова: очистные сооружения, осадок, тепловая обработка, дегельминтизация, вакуумная контактная сушка, гелионагреватель.
Работа любого очистного сооружения сопровождается образованием осадка, порождая проблему его утилизации.
На Саларской станции аэрации в г. Ташкенте ежегодно накапливаются значительные объёмы осадка, особенно после проведённой в 2014-2016 гг. реконструкции очистных сооружений. При производительности 950 тыс. м3/сут объём выделяемого осадка составляет 9-10 тыс. т/сут. при средней влажности осадка 95-97% [1].
Осадок коммунально-бытовых сточных вод представляет собой органическую массу, которая прекрасно может быть использована в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур. Но для этого требуется проведение сушки и дегельминтизации осадка, а также доведение его до требования санитарных норм. К сожалению, в настоящее время на Саларской станции аэрации такая обработка осадка не предусмотрена. Осадок размещается на иловых площадках и подвергается только естественному аэробному сбраживанию. Получаемое в результате сухое вещество складируется на территории Саларской станции аэрации и лишь частично утилизируется сотрудниками очистных сооружений для удобрения растущих на территории сооружения насаждений. Поскольку территория складирования осадка ограничена, в ближайшее время возникнет проблема утилизации, уничтожения или захоронения накопленного осадка.
Оптимальным способом является утилизация в качестве удобрения, которая может дать значительный экономический эффект. Следовательно, необходимо проведение тепловой обработки осадка для обеспечения возможности его дальнейшего использования.
Тепловая обработка осадков сточных вод является неотъемлемым процессом их обработки. Перед механическим обезвоживанием, например, органические осадки необходимо кондиционировать. Одним из способов является нагрев в автоклавах при температуре 180-200 оС в течение 30-120 минут. Достоинства: кондиционирование, стерилизация, компактность установки. Недостатком метода является сложность эксплуатации установки [2].
Для подготовки к рекуперации осадок сушат с помощью конвективных сушилок, агентом в которых является перегретый пар или топочный газ (температурой 500-800оС). Иногда применяются вакуумные сушилки с подогревом водяным паром температурой 150оС. Результатом сушки является сухой гранулированный продукт с влажностью до 40 %. Иногда прогревание осадка осуществляется только в целях дегельминтизации. В этом случае массу жидкого осадка прогревают до температуры 60-65 оС. Прогрев осуществляют введением в осадок перегретого пара или с использованием различных теплообменников, теплоэлектронагревателей, газовых инфракрасных горелок [2].
Все перечисленные способы связаны с большими затратами энергии. Для их сокращения в условиях Республики Узбекистан наиболее целесообразным представляется использование энергии Солнца, т.к. суммарное время солнечного сияния составляет по регионам Узбекистана от 2300 до 3100 часов, а в Ташкенте 2800-3050 часов [3]. Сушка осадка может осуществляться контактным способом на «горячей плите».
В качестве теплоносителя представляется рациональным использовать горячую воду температурой 70-80 оС, а источником тепла может выступать гелиоводонагреватель, основанный на принципе горячего ящика [4]. Вода в таком гелиоводонагревателе достигает температуры, достаточной для целей сушки и дегельминтизации осадка. Для обеспечения кипения воды при такой температуре необходим вакуум. Необходимо выбрать наиболее рациональное с точки зрения сокращения времени сушки и энергозатрат остаточное давление. Зависимость продолжительности вакуумной сушки от температуры выражается известным уравнением Дальтона [5].
Задавая температуру конденсации равной температуре водопроводной воды !=20°С, определим давление насыщения и время сушки т при температурах 60-70оС.
Таблица 1. Зависимость времени сушки от температуры материала
Температура материала 1м, оС Давление насыщения рм при температуре 1м, кПа Время сушки т
60 °C 20,2 т5= К/(20,2-2,53) =0,056К
65 °C 25,33 т6= К/(25,33-2,53) =0,044К
70 °C 32,42 т7= К/(32,42-2,53) =0,033К
символом К обозначено соотношение , где М - масса испаренной воды, кг/м2; ат -
а
т
коэффициент испарения, кг/(Н@ч).
Из приведенной таблицы видно, что рациональная с точки зрения продолжительности процесса область давлений составляет 25...30 кПа при температурах 60-70 оС, которые являются достаточными для одновременной сушки и дегельминтизации осадка.
Толщина слоя для обеспечения качественного прогрева осадка должна составлять не более 50-60 мм. При этом продолжительность сушки осадка до остаточной влажности 25-30 % составит 8-10 часов.
Таким образом, для уменьшения проблемы накопления осадка из сооружений биологической очистки сточных вод г. Ташкента и получения товарного продукта -органического удобрения, может быть использована сушка осадка в условиях среднего вакуума при температуре 60-70 оС и остаточном давлении 25.30 кПа. В качестве источника тепла предлагается применение гелиоводонагревателя.
Список литературы
1. Сточные воды в Ташкенте и Ташкентской области недостаточно очищаются. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://stroyka.uz/publish/doc/text103821_stoc hnye_vody_v_tashkente_i_tashkentskoy_oblasti_nedostatochno_ochishchayutsya/ (дата обращения: 04.01.2018).
2. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник в 3 томах. Том 3. Калуга: Изд-во Н. Бочкарёвой, 2003. 1020 с.
3. Климатические условия Узбекистана. [Электронный ресурс]. Режим доступа: .http://www.breegs.uz/page/klimaticheskie-usloviya/ (дата обращения: 06.01.2018).
4. Радкевич М.В. Вакуум-контактная сушилка для пищевых трав с применением гелиоводонагревателя// Гелиотехника, 2004. № 2. С. 30-34.
5. Лакомкин В.Ю., Смородин С.Н., Громова Е.Н. Тепломассообменное оборудование предприятий (Сушильные установки): учебное пособие / ВШТЭ СПбГУПТД. СПб., 2016. 142 с.
РАСЧЕТ НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ СТАНИНЫ ПРОКАТНОГО СТАНА Волков А.Ю.
Волков Алексей Юрьевич - магистрант, кафедра робототехники, мехатроники, динамики и прочности машин, Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт, г. Москва
Аннотация: в статье, с помощью МКЭ, производится расчет станины прокатного стана и анализируются её коэффициенты запаса прочности по усталости. Ключевые слова: прочность, МКЭ, предел усталости, ЛЫЗУЗ, коэффициент запаса по усталости.
Для определения напряженного состояния левой станины (Рис. 1) и оценки её усталостной прочности, выполнены расчеты методом конечных элементов (МКЭ).
Поскольку станина имеет две плоскости симметрии, то для расчета напряженного состояния деталей от рабочей нагрузки смоделирована % часть стана.
Результаты выполненных расчетов напряженного состояния, необходимые для оценки коэффициентов запаса, представлены на рис. 2.
Максимальные напряжения с1 реализуются в области галтели и составляют с1тах =280 МПа. Предел усталости при пульсирующем цикле, а0 = 1 9 0 М п а.
Рис. 1. Геометрическая модель левой станины прокатного стана
