КАНАЛИЗАЦИЯ

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ОСАДКОВ

Сушка осадка на иловых площадках для современных крупных очистных станций не всегда оказывается возможной, так как требует больших площадей. С иловых площадок распространяется запах, кроме того, они содействуют выплоду мух. Поэтому для крупных станций необ­ходимо применять более совершенные способы обезвоживания осадка, к числу которых прежде всего относится механическое удаление влаги.

Для механического обезвоживания осадка могут быть применены вакуум-фильтрация, цент­рифугирование и фильтрпрессование.

Вакуум-фильтрация. Из обезвоживающих ап­паратов наибольшее распространение получили барабанные вакуум-фильтры (рис. 4.62), пред­ставляющие собой горизонтально расположен­ный барабан, боковая поверхность которого име­ет перфорированную обечайку и обтянута сверху фильтровальной тканью. Обычно применяют капроновые ткани разных артикулов.

Внутренняя полость барабана продольными радиальными перегородками делится на несколь­ко изолированных секторов — самостоятельных камер.

Барабан вращается на валу, совершая один оборот за 4—7 мин. На конце вала установлена распределительная головка фильтра, соединен­ная с вакуум-насосом и линией сжатого воздуха.

Примерно на 7з диаметра барабан погружен в корыто, куда посту­пает подлежащий обезвоживанию осадок. При вращении барабана часть секций погружается в фильтруемый осадок. Через распредели­тельную головку эти секции подключаются к линии вакуума, значение которого за-висит от вида обезвоживаемого осадка и составляет 0Д>4—■

0,067 МПа, Под действием вакуума осадок налипает на фильтроваль­ную ткань. В этих же камерах (при выходе их из корыта), а также под действием вакуума происходит отделение воды от твердого вещества, т. е. собственно процесс обезвоживания осадка. Фильтрат проходит че­рез фильтровальную ткань внутрь секции барабана, откуда отводится в ресивер для отделения от воздуха. Затем фильтрат перекачивается на биологическую очистку, так как содержит 300—600 мг/л взвешенных веществ и БПК его достигает 400—600 мг/л. Камеры соединяются с ли­нией сжатого воздуха, который отделяет обезвоженный осадок, налип­ший на фильтровальную ткань. Обезвоженный осадок влажностью 70— 80%, снятый с поверхности барабана специальным ножом, поступает на

Транспортер, откуда его направляют на последующую сушку или к ме­сту использования.

Таким образом, за один оборот барабана происходит непрерывное ав­томатическое чередование процессов образования кека, его обезвожива­ния, подсушки и снятия с поверхности барабана. Пропускная способ­ность вакуум-фильтров в значительной мере зависит от удельного сопро­тивления осадка. По данным АКХ, удельное сопротивление осадков ко­леблется в широких пределах: для смеси осадка и ила, сброженной в мезофильных условиях, — от 520-1010 до 9140- 10ю см/г, для термофиль­но сброженной смеси— от 3953-1010 до 9500-1010 см/г. Считается, что устойчивая работа вакуум-фильтров может быть обеспечена, если удель­ное сопротивление смеси не превышает 60- 1Q10 см/г.

Для снижения удельного сопротивления осадок перед обезвожива­нием предварительно обрабатывают. Для сброженных осадков обычно применяют промывку с последующим уплотнением и обработку химиче­скими реагентами. Схема механического обезвоживания сброженных осадков представлена на рис. 4.63.

Для промывки сброженного осадка используют очищенную сточную воду. Необходимый объем промывной воды р рассчитывают по формуле

Р = Lg(r. lO-10)- 1,8, (4.121)

Где г — удельное сопротивление осадка, см/г.

Если удельное сопротивление осадка неизвестно, р определяют по табл. 4.37.

Таблица 4.37

Осадок и промывная вода перемешиваются в течение 6—10 мин сжа­тым воздухом, подаваемым в смеситель из расчета 0,5 м3 на 1 м3 смеси. Далее смесь поступает в отстойник-уплотнитель, где находится 12—18 ч. Отстоявшаяся вода с концентрацией взвешенных веществ 500—1500 мг/л направляется в первичные отстойники, а уплотненный осадок — на даль­нейшую обработку. Промывка и уплотнение сброженной смеси осадка и активного ила позволяет снизить ее влажность с 97—97,5% приблизи­тельно до 95%.

Промывкой, кроме того, достигается удаление из осадков части кол­лоидных веществ и самой мелкой фракции, затрудняющей фильтрацию и засоряющей ткань фильтра, а также снижение щелочности осадка, что позволяет несколько уменьшить расход химических реагентов.

К промытому и уплотненному осадку последовательно добавляют реагенты: 10%-ный раствор FeCl3 и Са(ОН)2 в виде 10%-ного известко­вого молока. В присутствии Са(ОН)2 гидролиз хлорида железа идет до конца и образуются хлопья Fe(OH)3. Частицы осадка объединяются хлопьями гидроксида железа в достаточно крупные агрегаты. Инертная часть извести играет роль присадочного материала.

В результате такой обработки удельное сопротивление осадка зна­чительно снижается и осадок легче отдает воду.

Дозы реагентов рассчитывают в процентах на сухое вещество в за­висимости от характера осадка, подлежащего обезвоживанию. Реаген­ты вводятся непосредственно перед подачей осадка на вакуум-фильтра­цию, так как хранение обработанного осадка, а также перекачивание насосами ухудшают его водоотдачу.

В последние годы получил распространение способ механического обезвоживания сырого осадка без сбраживания его в метантенках. Этот способ особенно целесообразен при ограниченной территории очистных сооружений.

Технологическая схема обезвоживания сырого осадка, рекомендуе­мая АКХ, приведена на рис. 4.64. Сырой осадок из первичных отстойни­ков подается насосами в резервуар-регулятор расхода осадка, откуда в смеси с химическими реагентами поступает на вакуум-фильтр.

Благодаря лучшей водоотдаче сырого осадка по сравнению со сбро­женным предварительная его обработка ограничивается только после­довательной добавкой реагентов.

При обезвоживании сырого осадка на барабанных вакуум-фильтрах происходит быстрое заиливание фильтровальной ткани, пропускная

1 — отстснники, 2 — насосная станция перекач­ки осадка, 3—резервуар — регулятор расхода осадка и химических реагентов, 4—барабан ные вакуум фильтры с непрерывней регенера цией фильтровальной ткани, 5 — конвейер дтч Обезвоженного осадка, 6 — буькер

/ — нож для съема кека, 2 — разгрузочный ро тик, 3—трубы с насадками для промывка ткани, 4 — возвратный ролик, 5—фнтьтро Вальная Ткань, 6—барабан фильтра, 7 — ра^ пределительная головка, 8 — корыто фильтра, 9—натяжной ролик, 10 — отвод ПромьГвнон Во ды, 11 — желоб промывной воды

Способность которой зачастую не поддается восстановлению даже с уве­личением числа обычных промывок водой и ингибированной соляной кислотой (кислота с добавкой ингибитора ПБ для предотвращения кор­розии металла). Поэтому вакуум-фильтры должны иметь более эффек­тивные приспособления для восстановления фильтрующей способности ткани.

Принципиальная схема вакуум-фильтра с непрерывной регенерацией фильтровальной ткани приведена на рис. 4.65. Фильтровальная ткань при вращении барабана сходит на систему роликов 2, 4 и 9. При про­хождении ее через разгрузочный ролик кек отделяется от ткани и сни­мается ножом. При этом происходит одновременная отдувка кека и очистка ткани сжатым воздухом, подающимся в разгрузочный (полый) ролик. При движении ткани от полого ролика к натяжному и возврат­ному роликам происходит промывка ее с обеих сторон водой и ингиби­рованной соляной кислотой, подающейся под давлением из насадок. Натяжной и возвратный ролики самоустанавливающиеся, благодаря че­му ткань на барабане всегда натянута должным образом.

Расчет вакуум-фильтрационных установок включает расчет соору­жений по промывке и уплотнению осадка, расчет реагентного хозяйства, определение числа барабанных вакуум-фильтров, необходимых для обезвоживания имеющегося осадка. Расчет сводится к определению площади фильтрующей поверхности и ведется по пропускной способно­сти вакуум-фильтров, которая зависит от вида обезвоживаемого осадка. Основные величины для расчета приведены в табл. 4.37.

Схемы, приведенные на рис. 4.63 и 4.64, нашли наибольшее примене­ние для обезвоживания осадков. Однако им присущ ряд недостатков, важнейшим из которых является сложность предварительной подготов­ки осадка к обезвоживанию. Большой расход и высокая стоимость хи­мических реагентов, трудности в их приготовлении и дозировании, кор­розия трубопроводов и оборудования при применении хлорного желе­за — все это требует поисков более простых и эффективных методов подготовки осадков к обезвоживанию. К числу таких методов относятся термические приемы воздействия на физико-химические свойства осадка.

В ряде стран (Англия, Швейцария, ФРГ) получила распространение тепловая обработка осадка перед обезвоживанием.

Сущность метода состоит в прогревании осадков при температуре 140—200 °С и соответствующем давлении.

Схема тепловой обработки осадка представлена на рис. 4.66. Осадок после нагревания в теплообменнике подается в реактор, где прогревает­ся при определенной температуре в течение заданного времени. Обрабо­танный осадок возвращается в теплообменник, где отдает свое тепло по­ступающему осадку и охлаждается до 30—40 °С. После отстаивания в уплотнителе осадок без какой-либо дополнительной обработки обезво­живается на вакуум-фильтре.

В МИСИ им. В. В. Куйбышева проведены исследования метода теп­ловой обработки для определения технологических параметров процес­са. Установлено, что температурный режим и продолжительность обра­ботки зависят от характера обрабатываемого осадка. В частности, для уплотненного активного ила необходимо прогревание его при темпера­туре 185—196 °С в течение 60—75 мин. При тепловой обработке часть органических веществ разрушается и продукты распада переходят в газ и в иловую воду. Вследствие изменения физико-химических свойств осадков резко увеличивается их способность к влагоотдаче. Только гра­витационное уплотнение позволяет удалить до 75% первоначально со­державшейся в осадке воды. Одним из существенных достоинств этого метода является полная стерильность обработанного осадка. Кроме то­го, при обезвоживании таких осадков на вакуум-фильтрах образуется кек более низкой влажности (55—70%), что позволяет исключить тер­мическую сушку осадка. Осадок после обезвоживания может складиро­ваться на открытых площадках.

К числу недостатков метода относятся сложность конструктивного оформления и высокая концентрация (БПК до 7000 м^/л) органических
веществ в иловой воде, которую необходимо поэтому направлять на био­логическую очистку. Однако значительное упрощение схемы обработ­ки осадков (возможность исключения метантенков, отказ от промывки и реагентной обработки осадка) позволяет считать этот метод весьма перспективным.

Центрифугирование. Начиная с 50-х годов на зарубежных очистных станциях для обезвоживания осадков широко применяют непрерывно действующие осадитедьные центрифуги.

Метод центрифугирования начинают использовать и в отечественной практике. Для обезвоживания осадков применяют горизонтальные оса - дительные центрифуги со шнековым устройством для выгрузки осадка

Типа НОГШ. Схема такой центрифуги показана на рис. 4.67. Основны­ми элементами ее являются конический ротор со сплошными стенками и полый шнек. Ротор и шнек вращаются в одну сторону, но с разными скоростями. Под действием центробежной силы частички твердой фазы 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 твердых частиц жидкая фаза (фугат) отводится че­рез отверстия, расположенные с противоположной стороны ротора.

Эффективность задержания твердой фазы осадков и влажность кека зависят от характера обезвоживаемого осадка (при обработке городских сточных вод более половины твердой фазы выносится с фугатом). Низ­кое качество фугата и необходимость его дальнейшей обработки явля­ются основным недостатком метода центрифугирования. Наибольшее со­держание взвешенных веществ остается в фугате при центрифугирова­нии активного ила. Академией коммунального хозяйства предложена схема обработки активного ила, по которой ил из вторичных отстойни­ков подвергается центрифугированию, а образующийся фугат направ­ляется в аэротенки вместо циркуляционного активного ила или в смеси с ним. Использование фугата в качестве возвратного активного ила не ухудшает качества очистки сточных вод по сравнению с обычным ва­риантом и позволяет исключить из схемы уплотнение активного ила. Эта схема заложена в проекты очистных станций ряда городов Москов­ской области.

Фугат после центрифугирования сброженного осадка направляют на иловые площадки.

Пропускная способность серийно выпускаемых центрифуг НОГШ не превышает 13 м3/ч по исходному осадку, поэтому они могут быть ре­
комендованы для применения на станциях с расходом сточных вод не более 40 ООО м3/сутки.

Подбор центрифуг ведется по их пропускной способности по исход­ному осадку, указанной в паспорте, Яисх. Пропускная способность цен­трифуг по обезвоженному осадку Пк рассчитывается по формуле

10ЯИСХ(100-ГИСХ) рЭ

Як==------------- Ї^З-^--------------- 1 (4Л22)

Где №исх—влажность исходного осадка, %;

WK — влажность обезвоженного осадка, %; р— плотность осадка, т/м3;

Э—эффективность задержания сухого вещества осадка, %. Значения Э и WK приведены в табл. 4.38.

Таблица 4.38

На очистных станциях Швеции широкое применение нашли осади - тельные горизонтальные центрифуги фирмы «Альфа-Лаваль» (рис. 4.68). Пропускная способность центрифуг различных марок составляет от 4 до 13—20 м3/ч. Эффективность задержания твердой фазы значительно вы­ше, чем при применении центрифуг НОГШ, и достигает 70—95%.

Высокая эффективность обеспечивается добавлением к обрабатыва­емому осадку высокомолекулярных полиэлектролитов. Для каждого вида осадков опытным путем подбирается соответствующий полиэлект­ролит. Обезвоженный осадок имеет влажность 65—75%.

Установки фирмы «Альфа-Л аваль» для центрифугирования осадкоз монтируются стационарно (для крупных станций) или на автомобиле. Подвижная установка позволяет обслуживать несколько небольших

Станций.

Фильтрпрессование. Отечественной промышленностью серийно выпускается автоматизированный фильтрпресс с го­ризонтальными камерами ФПАКМ, раз­работанный Укрниихиммашем. Схема действия этого пресса представлена на рис. 4.69. Фильтр состоит из нескольких фильтровальных плит и фильтрующей ткани, протянутой между ними с по­мощью направляющих роликов. Поддер­живающие плиты связаны между собой четырьмя вертикальными опорами, вос­принимающими нагрузку от давления внутри фильтровальных плит. В натяну­том состоянии ткань поддерживается с помощью гидравлических устройств.

Каждая фильтровальная плита (рис. 4.70) состоит из верхней и нижней части. Верхняя часть перекрыта перфо­рированным листом, под которым нахо­дится камера для приема фильтрата. На перфорированном листе размещена фильтровальная ткань. Нижняя часть плиты представляет собой раму, которая при сжатии плит образует ка­меру, куда подается осадок. Между верхней и нижней частями фильтро­вальных плит расположены эластичные водонепроницаемые диафрагмы.

В камеру 5 по коллектору 9 подается осадок и воздух (положение А). По каналам 13 фильтрат и воздух отводятся в коллектор И. Затем осадок отжимается диафрагмой, для чего в полость 12 нагнетается вода под давлением (положение Б). После этого плиты раздвигаются (поло­жение В), фильтровальная ткань передвигается и кек снимается с нее
ножами. Ткань промывается и очищается в специальном устройстве.

Перед обезвоживанием предусмотрена обработка осадка химически­ми реагентами — 10%-ным раствором FeCl3 и известковым молоком. В расчете на сухое вещество осадка доза FeCl3 принимается равной 5%, Са(ОН)2—20%.

Обезвоживание осадка на фильтрпрессах позволяет получить кек влажностью 70—75%. При этом концентрация взвешенных веществ в фильтрате достаточно высока и составляет 1000—1300 мг/л. Пропуск - пая способность фильтрпресса по сухому веществу осадка равняется 20—25 кг/ч на 1 м2 площади фильтрования при давлении прессования 0,2 МПа.

За рубежом применяют фильтрпрессы и других типов.