9.2. Переробка осадів стічних вод.

  Одним із методів зневоднення та обробки осадів стічних вод є центрифугування. За принципом дії центрифуги класифікують на:

- осаджувальні і фільтрувальні;

- періодичної і безперервної дії.

Для зневоднення осаду стічних вод найбільшого використання набули безперервні осаджувальні горизонтальні центрифуги із шнековим завантаженням осаду. Шнек і ротор обертаються з різною частотою, внаслідок чого осаджена тверда фаза вивантажується з ротору.

Основними показниками, що характеризують роботу осаджувальних центрифуг є потужність та ефективність затримання сухої речовини і вологість зневодненого осаду(кеку).

Технологічна схема обробки осаду стічних вод з центрифугою.

-1- подача суміщі сирого осаду та активного мулу

-2- фугат(на головні очисні споруди або мулові майданчики)

-3- кек

-4- вода для промивання центрифуги

1- приймальний резервуар

2- живильний насос

3- ємкості для завантаження осаду

4- решітка або решітка-дробарка, розмір прозорів (6мм)

5- центрифуга

Реагентне центрифугування осаду.

Для підвищення ефективності затримання сухої речовини осаду його обробляють реагентами.

Використання в якості реагентів хлорного або серністого заліза, солей алюмінію та інших мінеральних реагентів не дає істотного збільшення ефективності, оскільки утворені при коагуляції пластівці руйнуються під впливом відцентрових сил.

Підвищення ефективності затримання сухої речовини сприяє введення вапна та інших присадочних матеріалів, що сприяє покращенню іх водовіддавальної здатності, проте високі дози вапна збільшують абразивність осаду, що викликає збільшення зивністі суміші і швидке зношення шнеків.

Для обробки осаду стічних вод,  що містять велику кількість виробничих стічних вод, в якості реагентів можуть застосовуватись фосформісткі біогенні добавки (наприклад суперфосфат). Введення суперфосфату підвищує ефективність затримання сухої речовини при центрифугуванні, а залишковий його вміст у фугаті забезпечує в аеротенках необхідну кулькусть біогенних добавок. Одночасно підвищується цінність зневодненого осаду при його використанні в якості добрива.

Зневоднення осадів на вакуум-фільтрах та фільтр-пресах.

На вакуум-фільтрах з осадів можна вилучити в середньому 80% від загальної кількості механічно звязної вологи, на фільтр-пресах – до 98%.

Потужність вакуум-фільтрів найбільш висока.

Зневоднення осаду шляхом фільтрування – це процес відокремлення твердих частинок від рідини, що відбувається при різниці тисків над фільтруючим середовищем і під ним. Фільтруючим середовищем є фільтрувальна тканина і шар осаду, що налипає на тканині в процесі фільтрування.

Зневодненню осаду на вакуум-фільтрі передує промивання збродженого осаду з наступним ущільненням і коагуляцією. Вакуум-фільтри застосовують також і для зневоднення осадів і шламів виробничих стічних вод.

Для безперебійної роботи вакуум-фільтрів товщина шару кеку повинна досягати не менше 5 мм протягом 4 хвилин.

Найбільш поширені барабанні вакуум-фільтри, які складаються з горизонтально розташованого циліндричного порожнього барабану, який частково (на 35-40%) занурений в корито із суспензією, що фільтрується. Барабан обертається на валу, один кінець якого зєднаний з приводом електродвигуна, а другий має порожню цапфу. Бокова поверхня барабану розділена на ряд сит. При роботі бокова поверхня вакуум-фільтру обтягується фільтрувальною тканиною. Кожна внутрішня секція має відвідну трубку. При обертанні апарату частина його поверхні занурюється в осад. Фільтрат під дією вакууму проходить через фільтрувальну тканину всередину секції барабану і по натрубках відводяться, а кек затримується на поверхні.

Схема барабанного вакуум – фільтру.

1- обертаючий перфорований барабан

2- корито фільтра

3- секція барабану

4- ніж для зйому кеку

5- конвейєр для кеку

6- натрубок для відведення фільтрату.

В барабанних вакуум-фільтрах із сходящим полотном регенерація фільтрувальної тканини може проводитись без відключення вакуум-фільтру, що дуже важливо при обробці осадів, що швидко замулюють фільтрувальну тканину (сирий осад або осад промислових стічних вод). По мірі обертання барабану фільтрувальна тканина разом з осадом преходить на систему роліків (регенераційний вузел). Після зняття осаду тканина промивається водою, додатково може очіщуватись щіткою. Очищена тканина за допомогою роліка повертається на поверхню барабану.

Схема обробки осаду в вакуум-фільтрі.

1 – резервуар

2 – насос для перекачки осаду

3 – резервуар подачі осаду; дозатор

4 – дозатор хлорного заліза

5 – дозатор вапнякової суспензії

6 – змішувач

7 – барабанний вакуум-фільтр

8 – транспортер зневодненого осаду

9 – ресивер

10 – вакуум-насос

11 – відвід фільтрату в каналізацію

12 – воздуходувка

Горизонтальний стрічковий фільтр-прес.

Зневоднення осаду спочатку відбувається на верхній стрічці в результаті гідростатичного видалення вологи після флокуляції, потім на нижній стрічці в результаті тиску, що створюється між двома стрічками, причому відстань між ними звужується на конусі.

В деяких фільтрах на верхній стрічці створюється зона вакууму за допомогою вентиляторів.

Фільтруючі стрічки фільтр-пресів виготовляють з металевої сітки та нейлонової фільтрувальної тканини, а також з армірованої поліефірної чи поліпропіленової одно- чи багатошарової сітки. Фільтруючі стрічки промивають водою, що безперервно подається з насадок під тиском 0,5МПа.

Стрічкові фільтр-преси на відміну від фільтр-пресів камерного чи рамного типів дають більш високу вологість кеку (77-84%), проте вони більш прості по конструкції та в експлуатації(стрічкові фільтр-преси випускав Бердичевський завод “Прогрес”).

Використання механічного зневоднення більш перспективне, проте дуже широко на сьогодні використовується підсушування на мулових майданчиках. Крім того, при механічних методах зневоднення осаду мулові майданчики у відповідності з вимогами будівельних норм проектуються як аварійні споруди

 ( розраховані на обробку двохмісячного об'єму осаду).

Альтернативні методи зневоднення та обробки осаду.

Мулові майданчики – це ділянки землі (корти), які з усіх боків оточені земляними валами. Якщо ґрунт добре фільтрує воду та ґрунтові води знаходяться на значній глибині, то мулові майданчики влаштовують на природних ґрунтах. Механізм дії мулових майданчиків включає такі процеси:

1) ущільнення осаду та видалення рідкої фази з поверхні;

2) фільтрація рідкої фази через шар осаду та видалення її за допомогою дренажа;

3) випаровування рідини з вільної поверхні осаду(можливо утворення скоринки, яку руйнують механічним шляхом).

Спалювання осадів.

Спалювання – процес окислення органічної частини осадів при підвищеній температурі до нетоксичних газів(СО2 і N2) та водяної пари, а також виділення мінеральної частини у вигляді розтопу або сухого порошку(золи).

Осад міських стічних вод доцільно спалювати після іх механічного зневоднення або термічної сушки у випадках, коли утилізація неможлива або недоцільна, або відсутні умови для їх складування. При спалюванні об’єм осаду зменшується в 80-100 разів. Активний мул має теплоту згоряння – 15-19МДж на 1 кг сухої речовини.

Процес спалювання умовно поділяють на такі стадії: нагрівання, сушка, відгонка летючих речовин, спалювання горючої органічної частини та прокалювання для вигоряння залишків вуглецю. Основна кількість тепла та час обробки витрачається на нагрівання та сушку осаду. Теплота, що утворюється в процесі спалювання осаду використовується для підігріву повітря, необхідного для спалювання, а зола – як присадочний матеріал для інтенсифікації процесу зневоднення осаду на вакуум-фільтрах або фільтр-пресах.

Осад спалюють в печах з киплячим шаром, багатоподових, барабанних, циклонних, розпилювальних.

Узагальнення: Тверді промислові відходи можна переробляти різними методами (біологічна переробка, спалювання та інше), але обов’зковою стадією є механічна обробка, тобто розділення на фракції і подрібнення. Якщо в якості твердих відходів розглядати осади стічних вод, то для них найактуальнішим етапом обробки є зневоднення. Воно може бути досягнуте механічною обробкою (центрифугування, пресування), термічної обробки та спалювання.