МЕТАНТЕНК

Сооружение для анаэробной стабилизации концентрированных органических субстратов (осадки сточных вод, избыточный активный ил, концентрированных производств, стоки и отходы). Метантенки могут быть цилиндрическими, прямоугольными, шаро- и яйцеобразными резервуарами. В отечественной практике используют метатенки, представляющие собой железобетонный, реже металлический, резервуар с конусным днищем и коническим или сферическим перекрытием. В верхней части перекрытия расположена горловина. Уровень бродящей массы находится выше основания горловины, благодаря чему достигается повышенная интенсивность газовыделения на единицу площади поверхности сбраживаемого осадка, препятствующая коркообразованию. Теплоизоляция цилиндрической части метатенка осуществляется либо его заглублением в землю на 1/3—1/2 высоты и обваловкой, либо возведением кирпичной стенки на расстоянии 0,5—0,8 м от стенки метантенка. Газо- и теплоизоляцию перекрытия метантенка выполняют из нескольких слоев утеплителя, покрытого цементной стяжкой, слоя шлака, еще одной цементной стяжки и мягкой кровли (рубероид, фольгоизол).
Осадок загружают в верхнюю зону метантенка и выгружают из конусной части. Выходные отверстия трубопроводов загрузки и выгрузки должны быть максимально удалены один от другого, чтобы исключить проскок свежего осадка в трубопровод выгрузки. Благодаря постоянному удалению сброженного осадка из нижней части предотвращается отложение песка в метантенк. Загрузку осуществляют насосом непосредственно в метантенк или через загрузочные бункеры. В последнем случае метантенки компонуют в группы по два-четыре с камерой управления в центре. В камере расположены загрузочные и выгрузочные бункеры, трубопроводы, задвижки, насосы и другое оборудование. Загрузку и выгрузку осадка производят одновременно по прямоточной схеме при разнице отметок в загрузочном и выгрузочном бункерах около 2,5 м. В загрузочных бункерах установлены незатопленные водосливы с острой кромкой и щитовые затворы, позволяющие регулировать распределение осадка между метантенками и выключать любой из них из эксплуатации.
Для поддержания однородности бродящей массы предусмотрена система перемешивания. Гидравлическое перемешивание (насосами, гидроэлеваторами) применяют для метантенков небольших объемов. В метантенках объемом более 2000 м используют пропеллерные мешалки, устанавливаемые в центральной трубе. Разработано несколько вариантов перемешивания бродящей массы с помощью образующегося в метантенке газа. Используют систему газолифта, введение газа через диффузоры или вертикальной трубки. Газ для перемешивания, забранный из газгольдера или из-под купола метантенка, вводят в центре у основания метантенка. Для поддержания температуры бродящей массы, соответствующей выбранному режиму сбраживания, предназначена система подогрева. Подогрев осуществляют острым паром или горячей водой; разработаны системы с рекуперацией теплоты сброженного осадка. Пар низкого давления (0,07 МПа) подают во всасывающую линию насоса. Чаще всего используют пар с давлением 0,2—0,5 МПа, для подачи которого метантенк оборудуют пароструйным инжектором, забирающим в качестве рабочей жидкости осадок из метантенка и подающим смесь его с паром обратно в метантенк. Гидравлическая и тепловая циркуляция осадка в метантенке, происходящая в результате работы инжектора, способствует перемешиванию бродящей массы. Для подогрева осадка горячей водой используют трубчатые или спиральные теплообменные аппараты, технические характеристики последних в 2—3 раза лучше технических характеристик трубчатых теплообменников. В метантенках предусмотрена система сбора и отвода газа, которая включает газовые колпаки, установленные на горловине метантенка, газовую сеть из стальных труб с противокоррозийным покрытием, газовый киоск и газгольдер. Выделяющийся в процессе брожения газ создает под куполом метантенка давление около 1,7—2,5 кПа. Вследствие неравномерности выделения газа в период брожения давление может повышаться. Для предохранения купола метантенка от воздействия избыточного давления газа в одном из отводящих газовых колпаков смонтировано устройство для автоматического выпуска газа в атмосферу. Газ из метантенка поступает под кожух газового колпака и при повышении давления более 4,3 кПа вытесняет воду из барботажных трубок, проходит через слой воды и через свечу выбрасывается в атмосферу. Вытесненная избыточным давлением газа вода через переливную воронку и трубку поступает в переливной карман, откуда сбрасывается в метантенк. При нормализации давления затвор препятствует выходу газа в атмосферу. Давление, при котором срабатывает автоматическое устройство, определяется высотой расположения подвижной переливной воронки. От газовых колпаков газ по газопроводу отводится потребителю, предварительно он проходит через газовый киоск, в котором установлена аппаратура для осушки и замера газа. Потребителями газа, как правило, являются котельные установки. Для сбора газа и поддержания постоянства давления в газовой сети на ее тупиковой линии устанавливают мокрый газгольдер. Емкость его рассчитывают на 3—4-часовой приток газа. Метантенк оборудуют также системой перелива на аварийный случай повышения расчетного уровня бродящей массы. Перелившийся осадок сбрасывается в канализационный колодец. В метантенках больших размеров по высоте располагают несколько дополнительных трубопроводов, используемых для забора осадка с разных уровней при необходимости дополнительного перемешивания и промывки трубопроводов в случае их засорения. Метантенк опорожняют из донной части через специальный трубопровод насосом, работающим под заливом. Метантенк может быть оборудован системой для разбивания корки, например, вращающимся спринклерным устройством, присоединенным к насосу для рециркуляции осадка, или вращающейся трубой с отверстиями, через которые потоки осадка направляются на слой корки под острым углом к вертикали.
В двухступенчатых схемах анаэробной стабилизации субстратов метантенк второй ступени предназначен для уплотнения сброженного осадка и отделения иловой воды, в этом случае его строят в виде открытого квадрата, или прямоугольного резервуара без подогрева. Впуск осадка в метантенк второй ступени рассредоточен, уплотнен, осадок из приямка удаляется под гидростатическим давлением, выпуск иловой воды производится с нескольких уровней. Открытые метантенки допускается проектировать в районах со среднегодовой температурой не ниже 6⁰С. На второй ступени стабилизации не исключено применение закрытых метантенков, позволяющих собрать и использовать образующийся газ. В частности, в США существует двухступенчатая схема, в которой метантенк второй ступени выполнен в виде закрытого обогреваемого резервуара с "плавающим" перекрытием, выполняющим роль газгольдера для метантенков обеих ступеней. Разработано несколько конструкций метантенков с разделением объема сооружения на зону брожения и зону уплотнения. Совмещение двух процессов в одном сооружении позволяет существенно снизить капитальные затраты.
Метантенки и газгольдеры — сооружения взрывоопасные, поэтому между метантенками и другими сооружениями очистной станции разрыв должен быть не менее 20 м; между газгольдером и другими сооружениями — 40 м. Обязательно устройство молниезащиты. Освещение камеры управления метантенка, электродвигатели, электрозадвижки, пускатели, контрольно-измерительная аппаратура с электроприводом должны быть во взрывобезопасном исполнении.