Реконструкция участка обработки осадков очистной станции канализации г. Челябинска (стр. 7 из 20)
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.
2.2.4 Обезвоживание осадков
Наиболее простым способом обезвоживании является подсушивание осадка на иловых площадках, где его влажность может быть уменьшена до 75—80%. При этом осадок уменьшается в объеме и по массе в 4— 5 раз, теряет текучесть и может легко транспортироваться к месту его использования. Однако способ подсушивания требует больших земельных участков, и, кроме того, влажность подсушенного осадка остается все еще слишком высокой.
В последние годы все более широкое применение находят механические и термические способы удаления влаги. При этом обезвоживанию могут подвергаться как сырые осадки (с последующим обеззараживанием), так и осадки после биохимической обработки. Выбор той или иной схемы обработки осадков диктуется местными условиями и производится с учетом физико-химических свойств осадков, санитарно-эпидемиологических и технико-экономических расчетов.
2.2.4.1 Механическое обезвоживание
Для механического обезвоживания осадков наибольшее применение нашли вакуум-фильтры. Различают обычные барабанные, барабанные со сходящим полотном, дисковые и ленточные вакуум-фильтры.
Барабанный вакуум-фильтр – вращающийся горизонтально расположенный барабан, частично погруженный в корыто с осадком.
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 часа работы фильтр регенерируют - промывают ингибированной кислотой или растворами ПАВ.
Для нормальной работы вакуум-фильтров необходимо вспомогательное оборудование: вакуум-насосы, воздуходувки, ресиверы, центробежные насосы и устройства, обеспечивающие постоянное питание вакуум-фильтра.
Недостатками вакуум-фильтров являются сложность управления, низкая надежность, невозможность использования органических флокулянтов для кондиционирования осадка, громоздкость и загрязненность рабочей среды.
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.
Различают рамные, камерные, мембранно-камерные, ленточные, барабанные и винтовые (шнековые) фильтр-прессы.
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-прессы ФПАКМ (фильтр-пресс автоматизированный камерный модернизированный) находят довольно широкое распространение. Они выпускаются промышленностью серийно и имеют площадь поверхности фильтрования 2,5—50 м2.
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.
Каждая фильтровальная плита (рисунок 8) 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.
В камеру по коллектору подаются осадок и воздух. По каналам фильтрат и воздух отводятся в коллектор. Затем осадок отжимается диафрагмой, для чего в полость нагнетается вода под давлением. После этого раздвигаются плиты, передвигается фильтровальная ткань и кек снимается с нее ножами, ткань промывается и очищается в камере регенерации ткани.
Рисунок 8 - Схема фильтр-пресса ФПАКМ
1 – упорная плита; 2 – фильтрующая плита; 3 – нажимная плита; 4 – механизм зажима; 5 – стяжка; 6 – опорная плита; 7 – камера регенерации ткани; 8 – механизм передвижения ткани; 9 – фильтрующая ткань
Рисунок 9 – Схема горизонтального ленточного фильтр-пресса
1 – подача осадка; 2 – камера смешения; 3 – прижимная лента; 4 – емкость для обезвоженного осадка; 5 – фильтрующая лента; 6 – труба ля 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 рисунке 9. 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 8. Фильтрат и промывная вода отводятся по трубопроводу 6.
Центрифугирование осадков находит все большее распространение. Достоинствами этого метода являются простота, экономичность и управляемость процессом. После обработки на центрифугах получают осадки низкой влажности.
В осадительных центрифугах твердые частицы, имеющие плотность большую, чем плотность жидкой фазы, под действием центробежной силы отлагаются на внутренней поверхности сплошного ротора и удаляются шнеком, а жидкая фаза в виде кольцевого слоя располагается вблизи оси вращения ротора и непрерывно выводится из центрифуги. Принципиальное устройство центрифуги показано на рисунке 10.
Рисунок 10 - Схема устройства центрифуги: 1 — труба подачи осадка; 2 — отверстие для слива фугата; З — сливная труба; 4 отверстие для поступления осадка в полость ротора; 5 — труба сброса обезвоженного осадка; б — ротор центрифуги; 7— шнек; 8— выгрузочные окна
Получаемый в результате механического обезвоживания осадок содержит еще 75 - 85% воды, составляющей таким образом около 3/4 его массы.
2.2.4.2 Термическая обработка осадков сточных вод
Термическая сушка предназначена для обеззараживания и уменьшения массы осадков сточных вод, предварительно обезвоженных на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах. Этот прием упрощает задачу удаления осадков с территорий очистных станций и их дальнейшей утилизации.
Осадок после термической сушки представляет собой незагнивающий, свободный от гельминтов и патогенных микроорганизмов, внешне сухой (влажностью 10-50%) сыпучий материал.
Известны различные способы термической сушки: конвективный, радиационно-конвективный, кондуктивный, сублимационный в электромагнитном поле. Наиболее распространен конвективный способ сушки, при котором необходимая для испарения влаги тепловая энергия непосредственно передается высушиваемому материалу теплоносителем — сушильным агентом. В качестве сушильного агента могут использоваться топочные газы, перегретый пар или горячий воздух.
Сушилки конвективного типа можно разделить на две группы:
I - при продувке сушильного агента через слой материала частицы его остаются неподвижными — барабанные, ленточные, щелевые и др.;
II - частицы материала перемещаются и перемешиваются потоком сушильного агента — сушилки со взвешенным (псевдоожиженным) слоем (кипящим, фонтанирующим, вихревым) и пневмосушилки.
Любая сушильная установка состоит из сушильного аппарата и вспомогательного оборудования — топки с системой топливоподачи, питателя, циклона, скруббера, тягодутьевых устройств, конвейеров и бункеров, контрольно-измерительных приборов и автоматики.
Термическая сушка осадка позволяет снизить его влажность до 20 - 35%, что значительно облегчает условия перевозки и хранения. Высушенный осадок можно в расфасованном виде доставлять к месту его использования.
Капитальные затраты этого метода достаточно высоки, вследствие чего применение термической сушки оправдано лишь при условии эффективного использования высушенного осадка.
2.2.4.3 Сжигание осадков сточных вод
Для полной ликвидации органических компонентов осадков их сжигают. Метод сжигания применим в тех случаях, когда невозможна или экономически нецелесообразна утилизация осадка. Препятствием к использованию осадка как удобрения может быть наличие в нем токсичных веществ и некоторых других примесей, поступающих в городскую канализацию с производственными сточными водами.