Главная  Свойства 

 

Механическое обезвоживание осадков сточных вод

 

 

Схема расположения сил при напряжениях

 

Механические свойства выражают способность материала сопротивляться напряжениям силовым (от механических нагрузок), тепловым, усадочным или другим без нарушения установившейся структуры. Чаще всего напряжение обусловлено внутренней механической силой, а его числовая величина определяется как отношение силы к единице площади. Под внутренней подразумевают силу действия частиц, находящихся по одну сторону площадки, на частицы, находящиеся по другую сторону этой площадки ( 3. . Расчетом определяют нормальные (перпендикулярные к площадке) и касательные напряжения, выражаемые в размерности «сила/площадь» (МПа).

 

Механические свойства разделяются на деформационные и прочностные.

 

Деформационные свойства характеризуют способность материала к изменению формы или размеров без отклонений в величине его массы. Главнейшие виды деформаций — растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб. Все они могут быть обратимыми и необратимыми. Обратимые полностью исчезают при прекращении действия на материал факторов, их вызвавших. Необратимые деформации, или остаточные, называемые также пластическими, накапливаются в период действия этих факторов; после их снятия деформации сохраняются. Обратимые деформации, исчезающие мгновенно и полностью, называются упругими; исчезающие в течение некоторого времени — эластическими.

 

Деформации могут быть также сложными — упруго-пластическими или упруго-вязко-пластическими, если достаточно четко выражены соответственно упругая и пластическая или упругая, эластическая и пластическая части ( 3. .

 

На характер и величину деформации влияют не только величина механического нагружения, но и скорость приложения этой нагрузки, а также температура материала. Как правило, с повышением скорости нагружения, а следовательно, деформирования, а также с понижением температуры материала деформации по своему характеру приближаются к упругим и упруго-пластическим, уменьшаясь по своей абсолютной величине.

 

Пластические деформации, медленно нарастающие без увеличения напряжения, характеризуют текучесть материала. Пластическая деформация, медленно нарастающая в течение длительного времени под влиянием силовых факторов, не способных вызвать остаточную деформацию за обычные периоды наблюдений, называется деформацией ползучести, а процесс такого деформирования — ползучестью, или крипом.

 

Графики зависимости деформаций (е) от времени (т) действия нагрузок:

 

а — упругая деформация; б — упругоэластическая деформация; в — пластическая деформация; г — упругопластическая деформация

 

Явление ползучести выражается в непрекращающемся изменении размера тела (образца) под влиянием растягивающих или сжимающих силовых воздействий (напряжений ниже предела прочности) при постоянной температуре (ниже температуры плавления). Ее обычно выражают в единицах CKOpdcra деформации, т. е. как относительное изменение размеров образца (в мм) за время (в ч): т = (А///) • (1/т), где А/— линейное изменение образца, мм, за время т, ч; / — начальная длина, мм.

 

Деформационные свойства строительных материалов, как и других тел, обусловливаются периодом, или временем релаксации. Релаксацией называется процесс самопроизвольного падения внутренних напряжений в материале, связанных с молекулярным перемещением при условии, что начальная величина деформации остается неизменной, например зафиксированной жесткими связями. Характер начальной деформации в период релаксации напряжений может измениться, например, из упругой постепенно перейти в необратимую (пластическую), что связано с переориентацией внутримолекулярной структуры. Время, или период, релаксации определяет продолжительность релаксационных процессов, в результате которых первоначальная величина напряжений при строго зафиксированной деформации снизилась в е раз (е — основание неперовых логарифмов, равное 2,718 ). Так, например, если у материала в виде образца напряжение было равно 5,0 МПа, а возникшая деформация под влиянием этого напряжения была жестко зафиксирована, то время (0 с), за которое напряжение самопроизвольно снизилось до величины 5,0:2,718 = 1,85 МПа, называется временем, или периодом, релаксации, выражаемым в секундах или минутах. Эта величина— важная характеристика строительных материалов: чем она меньше, тем более деформативным является материал. Нередко время релаксации зависит от температуры материалов в момент испытания и скорости приложения нагрузки, являясь непостоянной величиной.

 

При весьма малой продолжительности (т с) действия сил (или кратковременном наблюдении) по сравнению с величиной времени релаксации (х« все материалы (тела) ведут себя как упругохруп-кие тела и имеют полную обратимость деформаций, если, конечно, напряжения не нарушают их сплошности. Однако наиболее типичным случаем деформации хрупких тел (материалов) является отсутствие структурных изменений, а упругая энергия, затрачиваемая на деформацию, не успевает рассеиваться под влиянием релаксационных процессов. У. упругохрупких тел возможно накопление малой упругой энергии, а за счет местных разрушений структуры происходит частичная релаксация напряжений. Приближенным значением меры хрупкости служит у = еу/епРед и при у = 1—0,8 разрушение от нагружения происходит без торможения трещин, внезапно.

 

При очень длительных (т» наблюдениях за действием нагрузки (по сравнению с временем релаксации) материал подобно жидкости течет. При очень коротких наблюдениях (по сравнению с временем релаксации) даже жидкий материал проявляет хрупкость твердого кристаллического тела. Так, например, при весьма коротком времени действия силы на воду, время релаксации которой равно порядка Ю-11 с, она ведет себя как кристаллическое твердое тело; при весьма длительном периоде действия сил (или наблюдения) природный камень в виде горных пород, время релаксации которого равно 1010 с, ведет себя как текучая жидкость. Но эти крайние условия не встречаются в практике строительства и эксплуатации конструкций зданий и сооружений, поэтому вода всегда кажется жидкой, а камень — твердым. Однако многие материалы остаются весьма чувствительными к различию между временем действия нагрузки и временем релаксации, особенно при повышенных температурах, когда процесс релаксации напряжений в некоторых материалах заметно интенсифицируется, особенно при местных (локальных) перенапряжениях в материале.

 

Кроме времени релаксации, в расчетах пользуются коэффициентом \/ релаксации, показывающим долю спада напряжений за определенный период времени: \[/ = сгт/ао, где оч — напряжение в момент времени х при постоянной деформации; его — начальное напряжение.

 

Прочность характеризует способность материала в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под влиянием механических, тепловых и других напряжений.

 

Типичными прочностными характеристиками служат предел упругости, предел текучести и предел прочности при воздействии сжимающих, растягивающих или других видов усилий.

 

Диаграмма — при растяжении (as — предел упругости, МПа; а, — предел текучести, МПа; р — предел прочности, МПа; Е — модуль упругости, или модуль Юнга, численно равный ejs, МПа; es — относительная упругая деформация)

 

Пределу упругости соответствует напряжение материала при максимальной величине упругой деформации; пределу текучести — постоянное напряжение при нарастании пластической деформации; пределу прочности — максимальное напряжение в момент разрушения материала (рис4 3. . Эти характеристики прочности относятся к кратковременному действию приложенной нагрузки (табл. 3. . При длительном действии нагрузки возрастает опасность нарушения структуры материала. Даже сравнительно малые величины напряжения (например, от собственной массы) могут вызвать ползучесть и заметное ухудшение структуры с потерей прочности. Нередко измеряют длительную прочность материала не только при статической (неподвижной), но и динамической нагрузках. Материал может резко терять свою прочность после приложения к нему вибрационной нагрузки, что обусловлено усталостью — накоплением неотрелаксированных напряжений и необратимых микродефектов в структуре. Соответствующая прочность материала называется усталостной и определяется специальным испытанием образцов.

 

В целом упомянутые выше характеристики прочности по своей сущности относятся к условным по двум причинам. Во-первых, они не учитывают фактора времени, что с некоторым приближением можно допустить только в отношении хрупких материалов. Во-вторых, приборы, размеры и форма образцов, скорость, приложения нагрузки на прессе и другие исходные параметры методов испытания материала на прочность приняты условными. Поэтому материал может иметь различную величину показателя прочности в зависимости от размера образца, скорости приложения нагрузки и конструкции прибора, на котором испытывались образцы. Например, чем меньше размеры «кубика», больше скорость приложения нагрузки (или скорости деформации), тем выше получаемая величина предела прочности при испытании на сжатие.

 

Численные значения величины модуля упругости и прочности определяют как с разрушением образцов, например при испытании под прессом, так и неразрушающими (адеструктивными) методами. Распространены следующие адеструктивные методы их измерения: акустические, магнитные и электромагнитные, механические, радиометрические, рентгеновские и электрические. Они основаны на прямых и обратных закономерностях между физическими значениями, получаемыми при испытании неразрушающим прибором, и традиционными показателями свойств. Зависимости выражаются в виде формул, таблиц, тарировочных графиков. Измерения становятся более эффективными при комплексном использовании адест-руктивных методов измерения с получением двух или нескольких физических характеристик.

 

К комплексным методам относится совместное применение механического и ультразвукового методов или радиометрического и ультразвукового и других для определения предела прочности и модуля упругости, контроля качества и дефектоскопии, однородности по различным показателям (прочности, влажности, толщине защитного слоя и др.). Эти методы весьма эффективны при контроле за сохранением оптимальности структуры материалов и изделий по однородности, минимуму дефектов, плотности, континуальности пространственной сетки вяжущего вещества или жидкостной оболочки свежеизготовленного монолита, минимального количества вяжущего вещества или другим обязательным ее параметрам. В частности, набору параметров оптимальной структуры соответствует наиболее широкий спектр частот ультразвукового сигнала, а также наибольшая амплитудная характеристика.

 

Альтернативой условным методам определения прочности имеются инвариантные, независимые от обстановки опыта. К инвариантным характеристикам прочности относятся предельное напряжение сдвига (Рк), структурная вязкость и другие, определяемые с помощью построения реологических кривых по данным измерений на вискозиметрах, пластометрах и других приборах. Принцип действия таких приборов основан на истечении массы через капилляр заданного диаметра или на погружении в вещество металлического конуса, шара или других тел. При испытаниях осуществляется чистый и однородный сдвиг частиц вещества относительно друг друга в плоскостных или цилиндрических (коаксиальных) приборах (вискозиметрах) и достаточно четко устанавливается, что прочностные характеристики существенно зависят от продолжительности действия механического усилия, являются типичными кинетическими величинами.

 

Кроме прочности технической или реальной, определяемой с помощью условных или инвариантных приборов, существует прочность, определяемая вычислением и поэтому называемая теоретической. Простейший метод оценки теоретической прочности твердых тел был, в свое время, предложен Поляни. Так, если для разрыва стержня сечением 1 м2 потребовалось приложить напряжение сто, а атомные плоскости при этом удалились друг от друга на величину а, адекватную порядку параметра кристаллической решетки, то работа выразилась как сто а. При разрыве образовались две новых поверхности площадью 2 м2, а затраченная работа перешла в свободную поверхностную энергию. Последнюю можно обозначить как g и выразить в Дж/м Следовательно, сто а = 2g. Отсюда искомая теоретическая прочность сто = 2g/a.

 

Существуют и другие методы определения теоретической/Прочности хрупких твердых тел, например по теплоте сублимации (переходе вещества из твердого состояния в газообразное без превращения в жидкость); по методу Поляни—Орована (из сил молекулярного взаимодействия) и др. Установлено, что независимо от метода вычисления результаты дают близкие значения теоретической прочности для твердых тел: сто « ОДЕ. Учитывая высокие значения модуля упругости (табл. 3. , становится очевидным, что теоретическая прочность твердых тел и кристаллов также очень велика. Что же касается технической (реальной) прочности, то она в 100—1000 раз, т. е. на два-три десятичных порядка, ниже теоретической прочности (см. табл. 3. . Большое различие между теоретической и реальной прочностью материалов объясняется дефектностью микроструктуры, т. е. наличием микротрещин, пор и т. п. Чем крупнее образцы твердых хел, принятых для испытания, тем больше концентрируется в них дефектов, а поэтому их реальная прочность ниже, т. е. действует обратная зависимость прочности от размера изделий (масштабного фактора).

 

Следует отметить, что прочность больше, чем некоторые другие свойства материала, проявляет чувствительность к явлениям и процессам формирования и изменения структуры, особенно кристаллической. Прочность является структурно-чувствительным свойством, поэтому ее можно изменять в необходимом направлении путем соответствующих корректив структуры на микро- или макроуровне; уменьшения дефектов; введения добавок, например кристаллических затравок; повышения дисперсности новообразую-щихся фаз; оптимизации структуры, изменения пористости и размера пор и др.

 

Дополнительными характеристиками механических свойств материалов служат твердость, истираемость, ударная вязкость. Твердость выражает способность материала сопротивляться проникновению в него более твердых тел, например при испытании на склерометрах путем вдавливания стального шарика или стального конуса, царапании резцом, сверлении, ударе молотком, пулевом выстреле и пр. Эти испытания дают условные значения твердости либо только качественные, например по следу царапания, либо также и количественные — по глубине или площади отпечатка с учетом приложенной нагрузки. Нередко стремятся перейти от полученного значения твердости к величине прочности. Устанавливаемые отношения между твердостью и прочностью тем менее точны, чем пластичнее материал. Только у хрупких тел царапание можно более или менее надежно сравнивать с прочностью, поскольку оба этих свойства обусловлены в основном сцеплением между микрочастицами материала.

 

Нередко о твердости судят также по потере массы образцов при истирании на металлических кругах с добавлением абразивных порошков.

 

Более сложным свойством, включающим прочность и твердость, служит износ. Об износостойкости материала судят по испытанию пробр определенной массы во вращающемся барабане с металлическими шарами или без шаров, в течение определенного периода времени или определенной частоты вращения. Чем больше измельчается проба, тем, следовательно, и больше ее износ.

 

Ударная вязкость характеризует способность материала сопротивляться сосредоточенным ударным нагрузкам и определяется количеством работы, затрачиваемой ria излом образца в фиксированном с помощью насечки месте. Работа, отнесенная к площади поперечника образца, характеризует единичную ударную работу на излом, называемую удельной ударной вязкостью. Она имеет практическое значение при оценке качества металлов, асбестоцементных изделий, например кровельных листов и плит.

 

Подготовка осадка для механического обезвоживания. Осадки, образующиеся на очистных сооружениях населенных мест, характеризуются весьма низкими показателями водоотдачи, что затрудняет применение интенсивных процессов для их обезвоживания. Для улучшения водоотдачи необходимо изменить структуру осадка таким образом, чтобы в результате укрупнения твердых частиц произошло уменьшение поверхности раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды и, следовательно, понизилась поверхностная энергия связи воды с твердыми частицами. Изменение структуры осадков приводит к количественному перераспределению форм связи влаги в сторону увеличения содержания свободной воды за счет уменьшения доли связанной. Такое изменение структуры осадков позволяет добиваться более глубокого и быстрого их обезвоживания. Процессы подготовки осадков к обезвоживанию называют кондиционированием.

 

Количество промывной воды следует принимать, м3/м3: для сброженного сырого осадка 1-1,5; для сброженной в мезофильных условиях смеси сырого осадка и избыточного активного ила 2-3; то же в термофильных условиях 3-4.

 

Обезвоживание осадков на иловых площадках для очистных станций средней и большой пропускной способности часто оказывается невозможным из-за отсутствия свободных земельных площадей для устройства иловых площадок. Для больших городов с развитой инфрастуктурой использование процессов естественной сушки осадков нерационально, как с экономической, так и экологической точек зрения. На сегодняшний момент механическое обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах и центрифугах является оптимальным методом их переработки.

 

Для исключения разделения осадка необходимо предусмотреть перемешивание воздухом, количество его определяется из расчета 0,5 м3/м3 смеси промывного осадка и воды. Затем эта смесь направляется в уплотнители, где в течение 12-24 часов происходит уплотнение осадка. Иловая (сливная) вода, содержащая 1-1,5 г/л взвешенных веществ, и имеющая БПК 600-900 мг/л, направляется в голову очистных сооружений (см. 16. .

 

Методы кондиционирования подразделяются на реагентные и без-реагентные. Первой стадией подготовки осадка к обезвоживанию является его промывка ( 16. . Промывка применяется только для сброженных осадков. В результате промывки из сброженного осадка удаляются коллоидные частицы и мелкая взвесь. Для осадков, сброженных в разных режимах, параметры промывки различаются. Промывку производят очищенной сточной водой.

 

16.5 Схема кондиционирования сброженного осадка промывкой и уплотнением:

 

Продолжительность промывки следует принимать 15-20 минут, число резервуаров для промывки осадка не менее двух.

 

Реагентные методы предполагают использование для обработки осадков неорганических реагентов (хлорное железо, сернокислое железо, известь) или органических высокомолекулярных соединений (полиэлектролитов). И те, и другие приводят к снижению удельного сопротивления фильтрации в результате агрегации коллоидных и мелких нерастворенных частиц.

 

В случаях отсутствия достаточных данных для расчетов по формуле (16. , количество реагентов следует определять в расчете по FeCl3 и СаО, при этом их дозы при вакуум-фильтровании надлежит принимать,% к массе сухого вещества осадка: для сброженного осадка первичных отстойников: FeCl3 3-4; СаО -8-10; для сброженной промывной смеси осадка первичных отстойников и избыточного активного ила: FeCl3 4-6; СаО 12-20; для сырого осадка первичных отстойников: FeCl3 1,5-3; СаО 6-10; для смеси осадка первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила: FeCl3 3-5; СаО 9-13; для уплотненного избыточного активного ила из аэротенков: FeCl3 -6-9; СаО-17-25.

 

1 метантенк; 2 насосная станция; 3 промывная камера; 4 уплотнитель; 5 уплотненный осадок на механическое обезвоживание; 6 подача сжатого воздуха; 7 подача промывной воды; 8 подача фильтрата; 9 выпуск иловой воды

 

Несмотря на то, что промывка является эффективным приемом снижения удельного сопротивления сброженных осадков, для коагуляции промытого осадка требуются все же значительные дозы минеральных реагентов.

 

Дозы реагентов, рекомендуемые для разных осадков и разных режимов стабилизации, различны.

 

Однако кондиционирование минеральными реагентами характеризуется рядом существенных недостатков, к которым относятся: большой массовый расход; высокая коррозионная активность; трудности с транспортировкой и хранением; внесение большого количества (до 40%) балластных веществ.

 

При обезвоживании осадка на камерных фильтр-прессах доза извести принимается во всех случаях на 30% более. В табл. 16.2 приводится степень снижения удельного сопротивления фильтрации (УСФ) в процессе реагентного кондиционирования.

 

1 Схема подготовки осадка перед механическим обезвоживанием:

 

На 16.6 приведена схема подготовки осадка перед механическим обезвоживанием. Из уплотнителя промытый осадок влажностью 94 96% удаляется при помощи насосов. Перед подачей на вакуум-фильтр или фильтр-пресс осадок подвергается кондиционированию. В качестве реагентов обычно применяют хлорное железо или сернокислое окисное железо и известь в виде 10%-ного раствора. Средняя доза железа составляет 4-6% массы сухого вещества осадка, а извести 10 15%. Частицы осадка объединяются хлопьями гидроксида железа в крупные агрегаты. В результате такой обработки удельное сопротивление осадка значительно снижается и осадок легче отдает воду. Реагенты вводятся непосредственно перед подачей осадка на механическое обезвоживание.

 

Кроме того, прошедшая в последние годы реструктуризация цен значительно увеличила долю эксплуатационных затрат в себестоимости обработки осадков (в основном по минеральным реагентам). Внесение большого количества балластных веществ значительно увеличивает стоимость вывозки и захоронения осадка, а также сокращает полезный объем полигона для захоронения осадков. Однако эти проблемы разрешимы при использовании органических реагентов (флокулянтов).

 

Отечественные флокулянты катионного типа, такие как КФ, ВПК, КО, ППС, ВА-2, ОКФ и др., недостаточно эффективны и используются пока недостаточно широко. На Курьяновской станции аэрации отказались от использования минеральных реагентов и перешли на флокулянт, производимый в г. Перми (аналог Праестол фирмы Штокхаузен ). Использование флокулянта позволило существенно облегчить процесс кондиционирования и обезвоживания осадка.

 

1 метантенк; 2 дробилка; 3 подача воды; 4 подача сжатого воздуха; 5 промывка осадка; 6 уплотнитель; 7 плунжерные насосы; 8 резервуар уплотненного осадка;. 9 подача коагулянта; 10 отделение коагулирования; 11 винтовые (шнековые) насосы; 12 фильтр-пресс; 13 транспортер обезвоженного осадка; 14 смеситель коагулянта с осадком; 15 отвод фильтрата

 

Тепловая обработка осадков сточных вод. В ряде стран (Англия, ФРГ, США и др.) тепловая обработка осадка применяется перед обезвоживанием.

 

В МГП Мосводоканал были испытаны в лабораторных и пилотных условиях свыше 50 образцов анионо- и катионоактивных флокулянтов отечественных и зарубежных производителей. Наилучшие результаты были получены при применении катионоактивных флокулянтов фирм Штокхау-зен , Аллайд коллоидз (обе Германия), Магнифлок (США) и Кемира (Финляндия). При дозах 3,5-4,5 кг/м3 сухого вещества осадка происходило интенсивное флокулообразование и выделение свободной воды.

 

Безреагентное кондиционирование осуществляется методами тепловой обработки и замораживания оттаивания.

 

1 дробилка; 2 резервуар дробленого осадка; 3 насос; 4 теплообменник; 5 реактор; 6 дросселирующее устройство; 7 уплотнитель; 8 вакуум-фильтр; 9 подача пара; 10 отвод иловой воды и фильтрата; 11 отвод кека

 

Сущность метода состоит в прогревании осадка в реакторе в течение определенного времени при температуре 140-200°С. Схема установки тепловой обработки осадка представлена на 1 Исходный осадок после нагревания в теплообменнике подается в реактор. В реакторе осадок выдерживается 60-75 мин при давлении 1,2-2 МПа. Для подогрева осадка в реактор подается острый пар.

 

В Московском государственном строительном университете проведены исследования метода тепловой обработки осадков. Установлено, что температура, давление в реакторе и продолжительность обработки зависят от вида обрабатываемого осадка. Экспериментально определены оптимальные параметры процесса.

 

1 Схема тепловой обработки и механического обезвоживания осадков городских сточных вод:

 

Одним из достоинств метода тепловой обработки является полная стерильность обработанного осадка. При обезвоживании такого осадка на вакуум-фильтре образуется кек влажностью 55-70%. К недостаткам метода относятся сложность конструкции реактора, большие энергетические затраты и высокая концентрация органических веществ в фильтрате, которые необходимо направлять на биологическую очистку.

 

В процессе тепловой обработки происходит распад органических веществ, в основном белков, их растворение и переход твердой фазы осадков в жидкую. При этом изменяется структура осадков, их зольность и частично химический состав, достигаются улучшение водоотдачи и обезвреживание осадков. При тепловой обработке удельное сопротивление осадков снижается до значений, позволяющих обезвоживать осадки на вакуум-фильтрах и фильтр-прессах без обработки химическими реагентами. Тепловой обработке могут подвергаться как сброженные, так и сырые осадки.

 

Замораживание и последующее оттаивание осадков сопровождается изменением их структуры, при этом связанная влага частично переходит в свободную, и это приводит к улучшению водоотводящих свойств осадков. Такие осадки можно подвергать механическому обезвоживанию без коагулирования химическими реагентами.

 

Реакторы для тепловой обработки выполняются в виде вертикальных колонн. В верхней части колонны имеется свободное пространство, где накапливается парогазовая смесь (водяной пар и газообразные продукты органического вещества осадка), которую периодически удаляют в сепаратор для дезодорации. Осадок подается в реактор непрерывно, а удаляется периодически через редуцирующие устройства. Для поддержания требуемых параметров работа установок должна быть автоматизирована.

 

После оттаивания осадок обезвоживается на вакуум-фильтрах или на иловых площадках с естественным основанием и дренажом. На вакуум-фильтрах достигается производительность 50-60 кг/(м2ч) по сухому веществу, а влажность кека составляет 70-80%. Нагрузка на иловые площадки принимается 5 м3/(м2год).

 

Иловая вода и фильтрат после отстаивания осадка, обработанного в реакторе при высокой температуре, имеет концентрацию: по взвешенным веществам 2000-6000 мг/л, по БПК от 5000 до 10000 мг/л, по ХПК от 10000 до 30000 мг/л. Подача такой воды в начало очистных сооружений приводит к серьезной дополнительной нагрузке. В литературе встречаются сведения о нарушении работы аэротенков. В результате распада белков сливная вода обогащается аммонийным азотом, концентрация которого достигает 600-800 мг/л. Распад клеточного вещества активного ила приводит к выделению в воду фосфатов в концентрации до 300 мг/л. Таким образом, возникает проблема очистки от биогенных элементов. При тепловой обработке выделяются дурно пахнущие газы, требующие предварительной очистки перед выбросом их в атмосферу.

 

Процессы и оборудование для механического обезвоживания осадков. Выше отмечалось, что для больших и средних городов с развитой инфраструктурой сушка осадка на иловых площадках нерациональна. Поэтому на сегодняшний день осадки обезвоживают механическим путем, используя для этой цели вакуум-фильтры, фильтр-прессы и центрифуги.

 

Искусственное замораживание осадков проводится в холодильных установках непосредственного контакта в барабанных или панельных льдогенераторах. Непременным условием, обеспечивающим снижение стоимости процесса за счет уменьшения расхода электроэнергии, является рекуперация теплоты фазовых переходов, обеспечивающая оттаивание осадка за счет теплоты, выделяемой при замораживании. Для искусственного замораживания 1 м3 осадка расходуется около 50 кВт электроэнергии.

 

Обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах. До недавнего времени основными аппаратами для механического обезвоживания, производящимися в России, являлись барабанные вакуум-фильтры. На них обрабатывались практически любые виды осадков. Различают обычные барабанные, барабанные со сходящим полотном, дисковые и ленточные вакуум-фильтры.

 

Естественное намораживание осадка лучше всего производить на иловых площадках каскадного типа на естественном основании с дренажом и поверхностным удалением талой воды. При этом объем осадка уменьшается в 5-7 раз.

 

Барабан имеет две боковые стенки: внутреннюю сплошную и наружную перфорированную, обтянутую фильтровальной тканью. Пространство между стенками разделено на 16-32 секции, не сообщающиеся между собой. Каждая секция имеет отводящий коллектор, входящий в торце в цапфу, к которой прижата неподвижная распределительная головка. В зоне фильтрования осадок фильтруется под действием вакуума. Затем осадок просушивается атмосферным воздухом. Фильтрат и воздух отводятся в общую вакуумную линию. В зоне съема осадка в секции подается сжатый воздух, способствующий отделению обезвоженного осадка от фильтровальной ткани. Осадок снимается с барабана ножом. В зоне регенерации ткань продувается сжатым воздухом или паром. Для улучшения фильтрующей способности ткани через 8-24 ч работы фильтр регенерируют -промывают ингибированной кислотой или растворами ПАВ.

 

Методы и аппараты, применяемые для обезвоживания осадков сточных вод, можно классифицировать по виду механического воздействия на их структуру: обезвоживание осадков под разряжением; обезвоживание осадков под давлением; обезвоживание осадков в центробежном поле.

 

1 Барабанный вакуум-фильтр:

 

Барабанный вакуум-фильтр вращающийся горизонтально расположенный барабан, частично погруженный в корыто с осадком ( 16. .

 

В последнее время находят применение барабанные вакуум-фильтры со сходящим полотном. Они выпускаются отечественной промышленностью и рядом зарубежных фирм. В этих фильтрах регенерация фильтровальной ткани производится непрерывно. Применение их особенно эффективно в тех случаях, когда осадки сточных вод по своей структуре способны быстро заиливать фильтровальную ткань, в частности сырые осадки из первичных отстойников.

 

Тонкий слой вспомогательного вещества предотвращает кольмата-цию фильтровальной ткани осадком и обеспечивает условия полного удаления обезвоженного осадка и вспомогательного вещества с фильтровальной ткани, а также высокое качество фильтрата. При этом повышается производительность вакуум-фильтра за счет сокращения длительности фильтрования, снижаются затраты на фильтровальную ткань.

 

1 перфорированный барабан; 2 латунная сетка; 3 фильтровальная ткань; 4 слой осадка; 5 нож для съема кека; б резервуар для осадка; 7 качающаяся мешалка; 8 камеры барабана; 9 соединительные трубки; 10 вращающаяся часть распределительной головки; 11 неподвижная часть распределительной головки; 12 подача осадка на обезвоживание; 13 отведение кека; I зона фильтрования и отсоса фильтрата; II-зона съема кека; III- зона регенерации фильтровальной ткани

 

Следует отметить, что способ фильтрования труднофильтруемых суспензий через слой вспомогательного вещества весьма эффективен. Производительность такого вакуум-фильтра в 3-4 раза больше, чем при фильтровании через ткань. Продолжительность вспомогательных операций составляет 10% от продолжительности фильтрования. Этот метод довольно широко используется для фильтрования осадков промышленных предприятий.

 

Для обезвоживания осадков используют также барабанные фильтры со слоем вспомогательного вещества с площадью фильтрования соответственно 5, 10, 30, 40 м Слой (0,2-1,0 мм) вспомогательного вещества обычно намывают на фильтровальную ткань.

 

Схема установки барабанного вакуум-фильтра и вспомогательного оборудования показана на 1 Осадок на вакуум-фильтр подается насосом через дозатор. Фильтрат вместе с воздухом из вакуум-фильтра отводится к ресиверу. В ресивере разделяются фильтрат и воздух. Для создания вакуума применяют мокровоздушные вакуум-насосы.

 

В качестве вспомогательного вещества рекомендуется облученная каменноугольная зола с размером фракций 0,05-0,45 мм, перлит, диатомит и др. Такие фильтры значительно улучшают процесс фильтрования осадков сточных вод.

 

1 Схема установки барабанного вакуум-фильтра:

 

Для нормальной работы вакуум-фильтров необходимо вспомогательное оборудование: вакуум-насосы, воздуходувки, ресиверы, центробежные насосы и устройства, обеспечивающие постоянное питание вакуум-фильтра.

 

Фильтрат из ресивера удаляется центробежным насосом и направляется в уплотнители, так как фильтрат содержит непрореагировавшие коагулянты, способствующие лучшему уплотнению.

 

При проектировании установок вакуум-фильтрования осадков для их обезвоживания конечная задача расчета состоит в определении в зависимости от количества обрабатываемого осадка числа рабочих и резервных серийно выпускаемых вакуум-фильтров.

 

1 резервуар для осадка; 2 насос для подачи осадка; 3 дозатор; 4 вакуум-фильтр; 5 ресивер; 6 воздуходувка; 7 вакуум-насос; 8 насос для откачки фильтрата; 9 резервуар фильтрата; 10 переливные трубопроводы; ^ ~ трубопровод опорожнения; 12 подача реагентов

 

Кроме широко применяемых барабанных вакуум-фильтров, используются (в основном для обезвоживания осадков производственных сточных вод) ленточные вакуум-фильтры и листовые фильтры. Ленточные вакуум-фильтры применяют для обезвоживания быстро расслаивающихся осадков, преимущественно минерального происхождения, таких как окалина, осадки газоочисток доменного и конвертерного цехов. Фильтр ( 16.1 имеет бесконечную резиново-тканевую ленту, натянутую на двух барабанах, и фильтровальный стол. Щелевое отверстие, расположенное посередине стола, сообщается с вакуум-камерой. Лента имеет поперечные рифления и продольные сквозные прорези. Фильтровальная ткань укладывается на ленту и закрепляется в пазах резиновым шнуром. Верхняя рабочая ветвь ленты протягивается по столу так, что ее продольные прорези совпадают с щелевым отверстием стола. Фильтрат отводится с внутренней стороны ткани по поперечным пазам и через продольные отверстия поступает в вакуум-камеру и сборный коллектор. При фильтровании быст-роосаждающиеся крупные частицы образуют подслой, который улучшает условия фильтрования и повышает пропускную способность фильтра.

 

При вакуум-фильтровании вакуум составляет 40-65 кПа (300-500 мм рт.ст.), давление сжатого воздуха для отдува осадка -20-30 кПа (0,2-0,3 кгс/см . Пропускную способность вакуум-насосов определяют из условия расхода воздуха 0,5 м3/мин на 1 м2 площади фильтра, а расход сжатого воздуха 0,1 м3/мин на 1 м2 площади фильтра.

 

16.1 Ленточный вакуум-фильтр:

 

Недостатками ваккум-фильтров являются сложность управления, низкая надежность, невозможность использования органических флокулян-тов для кондиционирования осадка, громоздкость и загрязненность рабочей среды.

 

Листовые фильтры типа ЛВАВ (листовой вертикальный автоматизированный с вибровыгрузкой осадка) могут служить для обезвоживания различных осадков.

 

Различают рамные, камерные, мембранно-камерные, ленточные, барабанные и винтовые (шнековые) фильтр-прессы.

 

1 фильтровальная ткань; 2 направляющие для фильтровальной ткани; 3 барабан; 4 лоток для подачи осадка; 5 фильтровальный стол; 6 прорезиненная лента; 7 сборный коллектор фильтрата; 8 поперечный желоб Для отвода фильтрата; 9 продольная прорезь; 10 направляющие для ленты; И — резиновый шнур

 

Фильтр-прессы ФПАКМ (фильтр-пресс автоматизированный камерный модернизированный) находят довольно широкое распространение. Они выпускаются промышленностью серийно и имеют площадь поверхности фильтрования 2,5-50 м2.

 

Обезвоживание осадков сточных вод на фильтр-прессах. В последнее время фильтр-прессы находят довольно широкое распространение для обезвоживания осадков сточных вод. Их применяют для обработки сжимаемых аморфных осадков. По сравнению с вакуум-фильтрами, при прочих равных условиях после обработки на фильтр-прессах получаются осадки с меньшей влажностью. Фильтр-прессы применяют в тех случаях, когда осадок направляют после обезвоживания на сушку или сжигание или когда необходимо получить осадки для дальнейшей утилизации с минимальной влажностью.

 

Каждая фильтровальная плита ( 16.1 состоит из верхней и нижней частей. Нижняя часть перекрыта перфорированным листом, под которым находится камера приема фильтрата. На перфорированном листе находится фильтровальная ткань. Верхняя часть представляет собой раму, которая при сжатии плит образует камеру, куда подается осадок. В верхней части расположена эластичная водонепроницаемая диафрагма.

 

Рамный фильтр-пресс имеет набор вертикально расположенных чередующихся плит и рам. Между поверхностями плит и рам проложена фильтровальная ткань. Сначала собирают комплект рам и плит, загружают камеры осадком и отжимают его. Затем рамы и плиты поочередно отодвигают и обезвоженный осадок сбрасывают в бункер. Рамные фильтр-прессы имеют низкую пропускную способность. Кроме того, выгрузка осадка из фильтра обычно производится вручную. В настоящее время эти фильтры практически не применяются.

 

Фильтр состоит из нескольких фильтровальных плит и фильтрующей ткани, протянутой между ними с помощью направляющих роликов. Поддерживающие плиты связаны между собой вертикальными опорами, воспринимающими нагрузку от давления внутри фильтровальных плит. В натянутом состоянии ткань поддерживается с помощью гидравлических устройств.

 

1- верхняя часть плиты; 2 перфорированный лист; 3 камера для приема фильтрата; 4 нижняя часть плиты в виде рамы; 5 камера для осадка; 6 эластичная водонепроницаемая диафрагма; 7 фильтровальная ткань; 8 и 10 каналы; 9 коллектор для подачи осадка; 11 коллектор для отвода фильтрата и воздуха; 12 полость для воды

 

В камеру по коллектору подаются осадок и воздух (положение А). По каналам фильтрат и воздух отводятся в коллектор. Затем осадок отжимается диафрагмой, для чего в полость нагнетается вода под давлением (положение Б). После этого раздвигаются плиты (положение В), передвигается фильтровальная ткань и кек снимается с нее ножами, ткань промывается и очищается в камере регенерации ткани.

 

Наиболее эффективно обезвоживаются на камерных фильтр-прессах осадки производственных сточных вод минерального происхождения. Осадки городских сточных вод обезвоживаются хуже.

 

16.1 Схема фильтр-пресса ФПАКМ:

 

При фильтр-прессовании подачу осадка производят под давлением не менее 0,6 МПа; расход сжатого воздуха на просушку осадка 0,2 м /мин на 1 м2 фильтровальной поверхности; давление сжатого воздуха 0,6 МПа; расход промывной воды 4 л/мин на 1м2 поверхности; давление промывной воды 0,3 МПа.

 

При необходимости перед подачей на фильтр-пресс в осадок вводятся химические реагенты хлорное железо, известь, полиакриламид и др.

 

В настоящее время все большее распространение получают мембранно-камерные фильтр-прессы. Они включают в себя целый комплекс вспомогательного оборудования ( 16.1 .

 

Пропускная способность фильтр-прессов и влажность кека при обезвоживании осадков городских сточных вод зависят от вида обрабатываемого осадка и определяются по табл. 1 4.

 

16.1 Технологическая схема фильтр-прессования осадков:

 

Технологическая схема процесса фильтр-прессования осадков показана на 16.1 Осадок из резервуара под вакуумом перепускается в монжус. После заполнения монжуса задвижки 6 и 9 закрываются, а задвижки 5 и 12 открываются и включается компрессор, при котором осадок из монжуса выдавливается в фильтр пресс, где обезвоживается.

 

1 система приготовления флокулянта; 2 система дозирования флокулянта; 3 система подачи осадка; 4 система смешения осадка с флокулянтом; 5 система промывки фильтровального полотна; 6 система дожима мембран; 7 система отвода капельных утечек и воды от промывки ткани; 8 система отвода обезвоженного осадка; 9 резервуар исходного осадка; 10 подача воды питьевого качества; 11 мембранно-камерный фильтр-пресс; 12 отвод фильтрата; 13 подача технической воды

 

1 конвейеры; 2 фильтр-пресс камерного типа; 3, 5, 6, 9, 12 задвижки; 4 трубопровод сжатого воздуха; 7 компрессор; 8 вакуум-насос; 10 резервуар обезвоживаемого осадка; 11 монжус; 13 отвод фильтрата и промывной воды к очистным сооружениям

 

Для достижения оптимального результата под каждый вид осадка подбирается специальная фильтровальная ткань: полипропиленовая или полиамидная. Для обеспечения саморазгружаемости фильтр-пресса рабочая поверхность ткани специально термически обработана и имеет гладкую поверхность.

 

16.1 Технологическая схема механического обезвоживания осадков на мембранно-камерном фильтр-прессе:

 

Камерно-мембранные фильтр-прессы фирм Нетч фильтротехника (Германия) и Дифенбах (Италия) площадью фильтрации от 500 до 800 м2, работают на московских станциях аэрации. Результаты опытной эксплуатации доказали их высокий технический уровень, надежность, высокую производительность и удобство обслуживания. В среднем при суточной производительности до 35 т сухого вещества на один фильтр-пресс, устойчиво достигается влажность обезвоженного осадка не более 70%. Таким образом на сегодняшний день для сооружений по обработке осадка средних и крупных городов с использованием различных технологий его утилизации наиболее экономически и технически целесообразным можно считать использование мембранно-камерных фильтр-прессов в сочетании с полимерным кондиционированием. При дозах коагулянта 3,5-4,5 кг/т сухого вещества осадка происходит интенсивное флокулообразование и выделение свободной воды. Простой экономический расчет только эксплуатационных затрат показывает значительное преимущество данной технологии.

 

Работа всего комплекса оборудования контролируется и управляется с центрального компьютера. Учитывая необходимость точной дозировки реагента и регулируемой подачи осадка на различных технологических фазах, используют специальные объемные насосы с регулируемым приводом (как правило, эксцентрико-шнековые).

 

На 16.14 дано схематичное изображение образование коржа в мембранно-камерном фильтр-прессе.

 

При обезвоживании на мембранно-камерных фильтр-прессах необходимо полимерное кондиционирование осадка. На Курьяновской станции аэрации работают прессы по системе фирмы Штокхаузен в части приготовления флокулянта и подаче сфлокулированного осадка на обезвоживание.

 

Мембранно-камерный фильтр-пресс представляет собой серию вертикальных плит, имеющих каналы и покрытых тканью для поддержания кека. Плиты смонтированы в корпусе, верхние опоры которого соединены двумя тяжелыми горизонтальными и параллельными брусьями или рельсами. Конструктивно фильтр-прессы подразделяются на: прессы с верхней подвеской плит и с боковой подвеской плит.

 

1 фильтрующая плита; 2 фильтрующая ткань; 3 фильтрующая камера; 4 сборные каналы фильтрата; 5 запорная плита; 6 подача осадка; 7 отвод фильтрата

 

Кондиционированный осадок подается на фильтр-пресс насосами при возрастающем давлении. Давление наполнения 8 атм. Давление до-жима составляет до 15 атм. Время подачи осадка и образования слоя кека обычно составляет 40-30 мин. Время дожима 15-20 мин. Время выгрузки 15 мин. Общая продолжительность фильтроцикла составляет до 90 мин. При влажности исходного осадка от 94% до 97% влажность кека 68-70%.

 

16.1 Схема работы мембранно-камерного фильтр-пресса:

 

1 подача осадка; 2 камера смешения; 3 прижимная лента; 4 емкость для обезвоженного осадка; 5 фильтрующая лента; 6 труба для отвода фильтрата и промывной воды; 7 сборник фильтрата; 8 трубопровод для подачи промывной воды

 

Применяются также ленточные фильтр-прессы. Они относительно просты и по конструкции, и в эксплуатации. Принципиальная схема горизонтального пресса показана на 16.1 Пресс имеет нижнюю горизонтальную фильтрующую ленту и верхнюю прижимную ленту. Фильтрование и отжим осуществляются в пространстве между этими лентами. Обезвоженный осадок срезается ножом и сбрасывается в конвейер. Фильтрующая лента промывается водой, подаваемой по трубопроводу. Фильтрат и промывная вода отводятся по трубопроводу. Имеются также конструкции вертикальных ленточных фильтр-прессов.

 

Центрифугирование осадков находит все большее распространение. Достоинствами этого метода являются простота, экономичность и управляемость процессом. После обработки на центрифугах получают осадки низкой влажности.

 

16.1 Схема горизонтального ленточного фильтр-пресса:

 

Центрифугирование разделение фаз в поле центробежных сил. Критерием влагоотдачи при центрифугировании является индекс центрифугирования (см. формулу (15. ).

 

Барабанный фильтр-пресс типа Юнсон конструктивно сочетает в себе гравитационный ленточный фильтр и барабанный пресс.

 

Центрифугирование осадков производится с применением минеральных коагулянтов и флокулянтов или без них. При использовании фло-кулянтов осадок после обезвоживания имеет меньшую влажность, а центрифуга большую пропускную способность; фугат, образующийся при центрифугировании, имеет меньшую загрязненность. Но поскольку промышленностью выпускается ограниченное число флокулянтов, для обработки осадков сточных вод они применяются редко. При центрифугировании осадков без применения флокулянтов образующийся фугат имеет высокие значения БПК, ХПК и содержание взвешенных веществ. Для дальнейшей обработки фугат обычно направляется на сооружения биологической очистки, увеличивая тем самым нагрузку на них.

 

Более концентрированный осадок первичных отстойников разделяется в центробежном поле лучше, чем сброженная смесь осадка и ила, и значительно лучше, чем активный ил.

 

Центрифуги по методу центрифугирования принято разделять на фильтрующие и осадительные.

 

При значениях индекса центрифугирования больше 7 перед центрифугированием требуется кондиционирование осадка. Самым рациональным способом является кондиционирование катионными полиэлектролитами.

 

Работа центрифуг характеризуется такими показателями, как производительность, эффективность задержания сухого вещества и влажность обезвоженного осадка (кека). Показатели работы центрифуги зависят от геометрических размеров ротора, скорости его вращения, диаметра сливного цилиндра, влажности осадка, плотности и дисперсионного состава его твердой фазы и других факторов.

 

1 трубопровод для подачи осадка; 2 отверстия для выгрузки фугата; 3 выпуск фугата; 4 отверстие для поступления осадка в ротор; 5 выгрузка кека; 6 ротор; 7 полый шнек; 8 отверстия для выгрузки кека

 

В отечественной практике для обработки осадков сточных вод применяют серийные, непрерывно действующие осадительные горизонтальные центрифуги типа ОГШ ( 16.1 . Основными элементами центрифуги являются конический ротор со сплошными стенками и полый шнек. Ротор и шнек вращаются в одну сторону, но с разными скоростями. Под действием центробежной силы нерастворенные частицы осадка отбрасываются к стенкам ротора и вследствие разности частоты вращения ротора и шнека перемещаются к отверстию в роторе, через которое обезвоженный осадок попадает в бункер кека. Образовавшаяся в результате осаждения нерастворенных частиц исходная фаза (фугат) отводится через отверстия, расположенные с противоположной стороны ротора. В настоящее время налажен выпуск центрифуг этого типа с расчетной производительностью по суспензии до 30 м3/ч.

 

В НИИ КВОВ разработан ряд технологических процессов обезвоживания осадков на центрифугах.

 

16.1 Осадительная центрифуга:

 

Разработана также схема центрифугирования сырого осадка из первичных отстойников с последующей аэробной стабилизацией фугата в смеси с неуплотненным избыточным активным илом и центрифугированием уплотненной сброженной смеси ( 16.1 . По этой схеме период аэробной стабилизации в минерализаторе составляет 6-8 сут, продолжительность уплотнения сброженной смеси 6-8 ч, а влажность уплотненного осадка 97,5%.

 

Эффективность задержания твердой фазы осадков и влажность кека зависят от характера обезвоживаемого осадка. Наибольшее количество взвешенных веществ содержится в фугате при центрифугировании активного ила. При обезвоживании осадков на центрифугах возникают проблемы дальнейшей обработки образующегося фугата.

 

16.1 Схема центрифугирования осадка первичных отстойников с последующей аэробной стабилизацией фугата в смеси с неуплотненным избыточным активным илом и центрифугированием уплотненной стабилизированной смеси:

 

Разработана схема раздельного центрифугирования сырого осадка первичных отстойников и активного ила. По этой схеме фугат сырого осадка сбрасывается в первичные отстойники, а фугат активного ила используется в качестве возвратного ила в аэротенках. При подаче фугата сырого осадка в первичные отстойники необходимо увеличивать продолжительность отстаивания сточной жидкости до 4^4,5 ч. По этой схеме из состава очистных сооружений исключаются илоуплотнители. На центрифугу подается весь активный ил или часть его.

 

По третьей схеме осуществляется центрифугирование сброженного осадка с подсушиванием фугата на иловых площадках с дренажом. По этой схеме нагрузка на иловые площадки увеличивается в 2 3 раза.

 

Перед подачей осадка на центрифуги предусматривается удаление из него песка, а перед центрифугами с диаметром ротора менее 0,5 м установка решеток-дробилок.

 

1 первичный отстойник; 2 аэротенк; 3 вторичный отстойник; 4 центрифуги; 5 труба для выпуска обезвоженного осадка; 6, 7 трубопроводы для подачи осадка и возвратного ила соответственно; 8 труба для отвода избыточного ила; 9 минерализатор, 10 уплотнитель

 

Для повышения эффективности задержания сухого вещества в центрифугах возможно применение химических реагентов. Для этой цели можно применять хлорное железо, соли алюминия и другие соединения. Но эти коагулянты не дают должного эффекта, так как хлопья коагулянтов разрушаются в центрифуге под действием центробежной силы. Введение в осадки извести приводит к повышению эффективности задержания сухого вещества, но одновременно известь увеличивает абразивность осадков и приводит к износу шнеков центрифуг.

 

Подбор центрифуг ведется по их пропускной способности, а также по количеству исходного осадка.

 

При обезвоживании осадков на центрифугах наиболее эффективными оказываются синтетические органические полиэлектролиты флокулянты катионного типа дозой 0,2-0,5% массы сухого вещества осадка. При работе с флокулянтами производительность центрифуг принимается в 2 раза меньше, а эффективность задержания сухого вещества при этом увеличивается до 90-95%. В зависимости от характеристики обрабатываемого осадка влажность кека составляет 70-80%.

 

При подаче фугата после центрифуг на очистные сооружения необходимо учитывать увеличение нагрузки на них по БПК в зависимости от эффективности задержания сухого вещества из расчета 1 мг БПК на 1 мг сухого вещества в фугате.

 

Виды применяемых флокулянтов и необходимая их доза должны уточняться в каждом конкретном случае для конкретного вида осадка.

 

Фирмой Лурги был разработан метод, при котором предварительно перед центрифугированием производится обработка осадка известковой суспензией и углекислотой. Осадок (сырой или сброженный) смешивается с известковой суспензией и подается в уплотнитель. Уплотненный осадок нейтрализуется углекислотой в сатураторе до образования карбоната кальция и направляется во вторичный уплотнитель, где вновь уплотняется. Осадок из вторичного уплотнителя с концентрацией сухого вещества 8-12% обезвоживается на центрифуге, а иловая вода из первичного и вторичного уплотнителей возвращается на очистные сооружения. Этот метод может конкурировать с вакуум-фильтрацией, при которой также применяются химические реагенты.

 

Сопоставление методов и аппаратов для механического обезвоживания осадков (табл. 16. показывает, что каждый из них имеет определенные преимущества и недостатки. При выборе аппаратов для обезвоживания осадков сточных вод большое значение имеет увязка их параметров и режима работы со всей технологической схемой обработки и утилизации осадков, а также с работой сооружений по очистке сточных вод. Например, если сточные воды содержат значительное количество песка и имеется возможность использования в качестве реагента молотой извести, извести в виде известкового молока, теста или карбидного ила, и если при этом осадки после обезвоживания нужно подвергать термической сушке, а применение их в качестве удобрения планируется на кислых почвах, то для обезвоживания рационально применять вакуум-фильтры.

 

Флокулянты вводятся во всасывающую или напорную линию насоса-дозатора или непосредственно в полость центрифуги. Для работы с флокулянтами разработаны центрифуги с диаметром ротора 500 и 1000 мм.

 

Выбор технологической схемы обработки осадков должен производиться на основании технико-экономических обоснований с учетом конкретных местных условий, свойств осадков, обеспеченности реагентами, топливом и технологическим транспортом, возможности и эффективности утилизации переработанного осадка и т.п.

 

Технико-экономические расчеты и эксплуатационные данные показывают, что применение центрифуг для обработки осадков сточных вод экономически целесообразно для станций пропускной способностью 70-100 тыс. м3/сут.

 

Если обезвоживанию подвергается сброженный в термофильных условиях осадок с последующей утилизацией в качестве удобрения, то целесообразно применять центрифуги или ленточные фильтр-прессы с флокулянтами. Центрифуги и ленточные фильтр-прессы эффективно применять также на очистных сооружениях пропускной способностью до 100 тыс. м3/сут с последующим компостированием или химическим обеззараживанием обезвоженного осадка. Если применяется тепловая обработка осадка перед его обезвоживанием или сжигание обезвоженного осадка, то Для обезвоживания осадков целесообразно применять камерные или рамные фильтр-прессы.

 

1 отстойники и уплотнители; 2 насосная станция; 3 — метантенки; 4 подача очищенной сточной жидкости на промывку осадка; 5 камера смешивания осадка с очищенной сточной жидкостью; 6 отстойник-илоуплотнитель; 7 отвод сливной воды в головные очистные сооружения; 8 приемный резервуар с насосной станцией перекачки осадка; 9 дозатор-смеситель химических реагентов с осадком; 10 склад хранения и узел приготовления раствора хлорного железа; 11 склад извести и узел приготовления известковой суспензии; 12 барабанные вакуум-фильтры; 13 конвейер обезвоженного осадка; 14 сушилки; 15 бункер; 16 вывоз термически высушенного осадка; 17 отвод очищенных дымовых газов в атмосферу; 18 воздуходувка; 19 вакуум-насосы; 20 ресивер для отделения фильтрата от воздуха; 21 насосы для откачки фильтрата

 

На Щелковских межрайонных очистных сооружениях, станциях аэрации городов Могилева, Череповца и некоторых других производится механическое обезвоживание сброженных осадков ( 16.1 на барабанных вакуум-фильтрах с предварительной промывкой и уплотнением осадков и обработкой их химическими реагентами. Обезвоженные осадки далее направляются на сушилки. Вакуум-фильтры работают под вакуумом 0,047-0,053 МПа (350-400 мм рт.ст) с частотой вращения барабана 0,25 мин Срок службы фильтровальной ткани артикула 56023 составляет в среднем 1200 ч. В фильтрате содержится до 600 мг/л взвешенных веществ. Производительность вакуум-фильтров составляет 17-22 кг/(м2ч) по сухому веществу осадка при влажности 78-80%.

 

Для обезвоживания осадков сточных вод широкое применение (наряду с вакуум-фильтрами) получили осадительные центрифуги со шнеко-вой выгрузкой осадка.

 

16.1 Схема процесса обработки и обезвоживания сброженных осадков:

 

На очистных станциях г. Сочи смонтирована и эксплуатируется центрифуга ОГШ-501 К-10, являющаяся первой моделью шнековых центрифуг, специально разработанных для обезвоживания осадков сточных вод с использованием флокулянтов. Удлиненный ротор центрифуги (1,8 м), усовершенствованная конструкция шнека и высокая частота вращения ротора (до 2660 об/мин) обеспечивают относительно высокую производительность центрифуги. Благодаря применению новых центрифуг и добавлению к осадку флокулянта, отпадает необходимость последующей обработки фугата на дополнительных очистных сооружениях. В последние годы на Курьяновской и Люберецкой станциях г. Москвы внедрены в производство мембранно-камерные фильтр-прессы импортного производства с использованием флокулянтов.

 

Цехи механического обезвоживания сырых осадков на барабанных вакуум-фильтрах со сходящим полотном построены на очистных станциях городов Орехово-Зуева, Воскресенска, Клина, Коломны и др. Обобщение опыта эксплуатации цехов механического обезвоживания сырых осадков показало устойчивую работу вакуум-фильтров с производительностью 17-40 кг/(м2ч) и влажностью кека 67-80% при дозе хлорного железа 2-4% и извести 9-15% (в пересчете на СаО) массы сухого осадка.

 

Эффективность обезвоживания осадков на вакуум-фильтрах, центрифугах и фильтр-прессах в большей степени зависит от правильного выбора реагента коагулянта либо флокулянта, при этом предпочтение отдается флокулянтам.

 

Строительство цехов центрифугирования осадков с аэробной стабилизацией фугата осуществлено на станциях аэрации городов Краснодара, Новороссийска, Рузаевки, Истры (Московской обл.) и др.

 

На сегодняшний момент, современные конструкции мембранно-камерных и камерных фильтр-прессов наиболее соответствуют условиям эксплуатации на крупных российских станциях аэрации. В среднем при суточной производительности до 35 т сухого вещества на один фильтр-пресс устойчиво достигается влажность кека не менее 70%. Для достижения оптимального результата под каждый вид осадка подбирается специальная фильтровальная ткань, а также наиболее эффективный флокулянт.

 

Выполненная МГП Мосводоканал оценка различных методов кондиционирования осадков перед из обезвоживанием также подтвердила преимущество применения полимерных флокулянтов, которые в значительной степени (наряду с другими факторами) позволяют интенсифицировать процесс обезвоживания осадков.

 



Фундаменты на проса дочных грунтах. Кровли из асбестоцементаых плоских и волнистых листов. Кровли из мягких материалов. Крыши бань и саун. Легированные стали и твердые сплавы. Малярные работы. Материалы и изделия из горных пород.

 

Главная  Свойства 



0.0122