Механічне зневоднення осадів стічних

Зневоднення осадів на мулових майданчиках для очисних станцій середньої і великої пропускної здатності часто виявляється неможливим через відсутність вільних земельних площ для їх влаштування. Для великих міст з розвиненою інфраструктурою використання процесів природного сушіння опадів нераціонально, як з економічної, так і природоохоронної точок зору. На сьогоднішній момент механічне зневоднення осадів на вакуум-фільтрах, фільтр-пресах і центрифугах є оптимальним методом їх переробки [2,3].

Опади, що утворюються на очисних спорудах, характеризуються дуже низькими показниками водоотдачи, що ускладнює застосування інтенсивних процесів для їх зневоднення. Для поліпшення водоотдачи необхідно змінити структуру осаду таким чином, щоб в результаті укрупнення твердих частинок відбулося кількісне перерозподіл форм зв'язку води в бік збільшення вмісту вільної води за рахунок зменшення частки пов'язаної. Така зміна структури опадів дозволяє домагатися більш глибокого і швидкого їх зневоднення. Процеси підготовки опадів до зневоднення називають кондиціонуванням.

Методи кондиціонування поділяються на реагентні і безреагентниє. Першою стадією підготовки осаду до зневоднення є його промивання (рис. 2.1). Промивання застосовується тільки для зброджених опадів. В результаті промивання з збродженого осаду видаляються колоїдні частинки і дрібна суспензія. Для опадів, зброджених в різних режимах, параметри промивання розрізняються. Промивання виробляють очищеної стічної водою.

Кількість промивної води слід приймати, м 3 / м 3:

• для збродженого сирого осадка- 1 - 1,5;

• для сброженной в мезофільних умовах суміші сирого осаду і надлишкового активного мулу -2-3;

• то ж в термофільних умовах -3-4. Тривалість промивання слід приймати 15-20 хвилин,

число резервуарів для промивання осаду не менше двох.

Після промивання опади направляються в ущільнювачі, де протягом 12-24 годин відбувається ущільнення осаду. Иловая (зливна) вода, що містить 1 - 1,5 г / л зважених речовин, і має БПК20 600 - 900 мг / л, направляється в голову очисних споруд.

Реагентні методипредполагают використання для обробки осадів неорганічних реагентів (хлорне залізо, сірчанокисле залізо, вапно) або органічних високомолекулярних сполук (поліелектролітів). І ті, і інші призводять до зниження питомої опору фільтрації в результаті агрегації колоїдних і дрібних твердих часток.

Рис.2.1 Схема кондиціонування збродженого осаду промиванням і

1 - метантенк; 2 - насосна станція; 3 - промивна камера; 4 - ущільнювач; 5 - ущільнений осад на механічне зневоднення; 6 - подача стисненого повітря; 7 - подача промивної води; 8 - подача фільтрату; 9 - випуск мулової води.

Кількість реагентів слід визначати з розрахунку по FeCl3 і СаО, при цьому їх дози при вакуум-фільтруванні належить приймати,% до маси сухої речовини осаду:

• для збродженого осаду первинних відстійників: Fe Cl3 - 3-4; СаО-8-10;

• для сброженной промивної суміші осаду первинних відстійників
і надлишкового активного мулу: FeCl3 - 4-6; СаО - 12-20;

• для сирого осаду первинних відстійників: FeCl3 - 1,5-3; СаО - 6-10;

• для суміші осаду первинних відстійників і ущільненого надлишкових
точного активного мулу: FeCl3 - 3-5; СаО - 9-13;

• для ущільненого надлишкового активного мулу з аеротенків: FeCl3 -6-9; СаО- 17-25.

• При зневодненні осаду на камерних фільтр-пресах доза вапна приймається у всіх випадках на 30% більше.

Незважаючи на те, що промивка є ефективним прийомом зниження питомої опору зброджених опадів, для коагуляції промитого осаду потрібні все ж значні дози мінеральних реагентів.

На рис. 2.2 приведена схема підготовки осаду перед механічним зневодненням. З ущільнювача промитий осад вологістю 94 - 96% видаляється за допомогою насосів. Перед подачею на вакуум-фільтр або фільтр-прес осад піддається кондиціонування. В якості реагентів зазвичай застосовують хлорне залізо або сірчанокисле окисне залізо і вапно у вигляді 10% -ного розчину. Середня доза заліза складає 4 - 6% маси сухої речовини осаду, а вапна - 10 - 15%. Частинки осаду об'єднуються пластівцями гідроксиду заліза в більші агрегати. В результаті такої обробки питомий опір осаду значно знижується і осад легше віддає воду. Реагенти вводяться безпосередньо перед подачею осаду на механічне зневоднення.

Мал. 2.2. Схема підготовки осаду перед механічним

1 - метантенк; 2 - дробарка; 3 - подача води; 4 - подача стисненого повітря; 5 - промивка осаду; 6 - ущільнювач; 7 - плунжерні насоси; 8 - резервуар ущільненого осаду; 9 - подача коагулянту; 10 - відділення коагулирования;

11 - гвинтові (шнекові) насоси; 12 - фільтр-прес; 13 - транспортер зневодненого осаду; 14 - змішувач коагулянту з осадом; 15 -відвід фільтрату.

Однак кондиціонування мінеральними реагентами характеризується низкою суттєвих недоліків, до яких відносяться: великий масова витрата; висока корозійна активність; труднощі з транспортуванням і зберіганням; внесення великої кількості (до 40%) баластних речовин.

У МГП "Мосводоканал" були випробувані в лабораторних і пілотних умовах понад 50 зразків аніоно- і катіоноактивні флокулянтів вітчизняних і зарубіжних виробників. Найкращі результати були отримані при застосуванні катіоноактивні флокулянтів фірм "Штокхау-зен", "Аллайд коллоідз" (обидві Німеччина), "Магніфлок" (США) і "Кеміра" (Фінляндія). При дозах 3,5 - 4,5 кг / м сухої речовини осаду відбувалося інтенсивне флокулообразованіе і виділення вільної води.

Вітчизняні флокулянти катіонного типу, такі як КФ, ВПК, КО, ППС, ВА-2, ОКФ недостатньо ефективні і використовуються не дуже широко. На Курьяновской станції аерації г. Киев відмовилися від використання мінеральних реагентів і перейшли на флокулянт, вироблений в м Пермі (аналог "Праестол" фірми "Штокхаузен"). Використання флокулянта дозволило істотно полегшити процес кондиціонування та зневоднення осаду.

Останнім часом для зневоднення осадів знаходять застосування барабанні вакуум-фільтри зі сходять полотном. Вони випускаються вітчизняною промисловістю і рядом зарубіжних фірм. У цих фільтрах регенерація фільтрувальної тканини проводиться безперервно. Застосування їх особливо ефективно в тих випадках, коли осади стічних вод за своєю структурою здатні швидко замулюється фільтрувальну тканину, зокрема сирі опади з первинних відстійників.

Для зневоднення осадів використовують також барабанні фільтри з шаром допоміжної речовини. Шар (0,2 - 1,0 мм) допоміжної речовини зазвичай намивають на фільтрувальну тканину. Тонкий шар допоміжної речовини запобігає забрудненню фільтрувальної тканини осадом і забезпечує умови повного видалення зневодненого осаду і допоміжної речовини з фільтрувальної тканини, а також високу якість фільтрату. При цьому підвищується продуктивність вакуум-фільтра за рахунок скорочення тривалості фільтрування, знижуються витрати на фільтрувальну тканину.

В якості допоміжного речовини рекомендується кам'яновугільна зола з розміром фракцій 0,05 - 0,45 мм, перліт, діатоміт. Такі фільтри значно покращують процес фільтрування осадів стічних вод.

Слід зазначити, що спосіб фільтрування труднофільтруемих суспензій через шар допоміжної речовини вельми ефективний. Продуктивність такого вакуум-фільтра в 3 - 4 рази більше, ніж при фільтруванні через тканину. Тривалість допоміжних операцій становить 10% від тривалості фільтрування. Цей метод досить широко використовується для фільтрування опадів промислових підприємств.

Недоліками вакуум-фільтрів є складність управління, низька надійність, неможливість використання органічних флокулянтів для кондиціонування осаду, громіздкість і забрудненість робочого середовища.

Крім широко застосовуваних барабанних вакуум-фільтрів, використовуються рамні фільтри (в основному для зневоднення осадів виробничих стічних вод).

Розрізняють рамні, камерні, мембранно-камерні, стрічкові, барабанні і гвинтові (шнекові) фільтр-преси.

Рамний фільтр-прес має набір вертикально розташованих чергуються плит і рам. Між поверхнями плит і рам прокладена фільтрувальна тканина. Спочатку збирають комплект рам і плит, завантажують камери осадом і віджимають його. Потім рами і плити по черзі відсувають і зневоднений осад скидають в бункер. Вивантаження осаду з фільтра зазвичай проводиться вручну. В даний час ці фільтри практично не застосовуються.

Фільтр-преси ФПАКМ (фільтр-прес автоматизований камерний модернізований) знаходять досить широке поширення. Вони випускаються промисловістю серійно і мають площу поверхні фільтрування 2,5 - 50 м 2.

Фільтр складається з декількох фільтрувальних плит і фільтрує тканини, простягнутою між ними за допомогою напрямних ролі-ков. Підтримують плити пов'язані між собою вертикальними опорами, що сприймають навантаження від тиску всередині фільтрувальних плит. У натягнутому стані тканину підтримується за допомогою гідравлічних пристроїв.

Кожна фільтрувальна плита (рис. 2.3) складається з верхньої і нижньої частин. Нижня частина перекрита перфорованим листом, під яким знаходиться камера прийому фільтрату. На перфорованому листі знаходиться фільтрувальна тканина. Верхня частина являє собою раму, яка при стисненні плит утворює камеру, куди подається осад. У верхній частині розташована еластична водонепроникна діафрагма.

В камеру по колектору подаються осад і повітря (положення А). По каналах фільтрат і повітря відводяться в колектор. Потім осад віджимається діафрагмою, для чого в порожнину нагнітається вода під тиском (положення Б). Після цього розсуваються плити (положення В), пересувається фільтрувальна тканина і кек знімається з неї ножами, тканину промивається і очищується в камері регенерації тканини.

При необхідності перед подачею на фільтр-прес в осад вводяться хімічні реагенти - хлорне залізо, вапно, поліакриламід ..

Найбільш ефективно обезвоживаются на камерних фільтр-пресах опади виробничих стічних вод мінерального походження. Опади міських стічних вод обезвоживаются гірше.

Рис.2.3 Схема фільтр-преса ФПАКМ:

1 - верхня частина плити; 2 - перфорований лист; 3 - камера для прийому фільтрату; 4 - нижня частина плити в вигляді рами; 5 - камера для осаду; б - еластична водонепроникна діафрагма; 7 - фільтрувальна тканина; 8 і 10 канали; 9-колектор для подачі осаду; II - колектор для відведення фільтрату і повітря; 12 порожнину для води.

При фільтр-пресуванні подачу осаду виробляють під тиском не менше 0,6 МПа; витрата стисненого повітря на просушку осадка - 0,2 м 3 / хв на 1 м 2 фільтрувальної поверхні; тиск стисненого повітря - 0,6 МПа; витрата промивної води - 4 л / хв на 1 м2 поверхні; тиск промивної води - 0,3МПа.