Рис. 10. Принципиальная технологическая схема обработки осадка
на камерных фильтрах-прессах:
1 — уплотнитель исходного осадка; 2 — приемный резервуар осадка; 3 — насос
быстрого заполнения; 4 — насос высокого давления; 5 — расходомер; 6 — узел
смешения; 7 — манометр; 8 — камерный фильтр-пресс; 9 — резервуар воды для
промывки фильтра-пресса; 10 — насос на промывку; 11 — шнековый транспортер;
12 — расходный бак-мешалка; 13 — шнековый транспортер; 14 — фильтр;
15 — силосная башня; 16 — вибратор; 17 — шнековый насос-дозатор;
18 — расходный бак флокулянта; 19 — узел приготовления раствора флокулянта
• При обработке осадков на ленточных фильтрах-прессах не требуется использования насосов высокого давления, режим работы этих аппаратов не циклический, как на камерных, а непрерывный. Влажность обезвоженного на ленточном фильтре-прессе осадка зависит от качества самого осадка, дозы извести и может составлять 70—85 %.
• Вакуум-фильтры имеют ограниченную применимость для обработки гидроксидных осадков природных вод. Производительность этих аппаратов для обработки осадков, содержащих гидроксид алюминия, получается весьма низкой, а влажность кека порядка 80 %. Область же применения вакуум-фильтров на практике ограничивается осадками вод, при очистке которых используется подщелачивание известью с последующей коагуляцией железосодержащими реагентами и осадков от известкового умягчения.
• Центрифуги пока не получили широкого распространения для безреагентного обезвоживания осадков, содержащих гидроксид алюминия. Концентрация твердых веществ после обезвоживания таких осадков не превышает 12 %. Для повышения концентрации необходимо предварительное сгущение исходных осадков с добавлением извести, флокулянта, других реагентов.
Основным недостатком метода механического обезвоживания гидроксидных осадков, сдерживающим его широкое распространение, является относительно большой расход дорогой извести.
4.2.2.2. Обработка осадка природных вод совместно с осадками сточных вод на станции очистки сточных вод
Данный метод является экономически выгодным, так как не требует больших капитальных затрат на его реализацию. На водопроводной станции необходимо строительство резервуара-усреднителя осадка и насосной станции. На станции очистки сточных вод требуется лишь некоторое увеличение эксплуатационных затрат. Существенным преимуществом является и то, что персоналу станции, где имеется цех механического обезвоживания, не требуется дополнительная профессиональная подготовка.
При сбросе осадка в канализацию для предотвращения заиливания трубопроводов необходимо соблюдать уклон: при диаметрах трубопроводов 300 мм и менее угол наклона должен быть не менее 5°, при диаметрах в 400 мм и более — не менее 1,5°.
При сбросе осадков природных вод в канализацию количество осадков на станции очистки сточных вод увеличивается на 2—5 %, максимально — на 10—20 %.
4.2.2.3. Обработка осадков станций водоподготовки с одновременной регенерацией коагулянта
На станциях водоподготовки, осуществляющих обработку воды с низким значением рН, целесообразно осуществлять обработку осадка с одновременной регенерацией коагулянта в виде щелочного раствора.
Для регенерации коагулянта в усредненный осадок вводится известковое молоко до рН 10,5¸11,5. При этом происходит переход части гидроксида алюминия в раствор в виде гидроксоалюминатов кальция. Разделение реакционной массы на жидкую фракцию, представляющую раствор щелочного коагулянта с концентрацией до 400-800 мг/л по Al2O3, и осадок осуществляется методом гравитационного отстаивания.
Оптимальные условия обработки осадка известью, обеспечивающие эффективное использование гидроксида алюминия:
- мольное отношение CaО/Al2O3 в реакционной смеси » 3;
- концентрация Al2O3 в реакционной смеси, которая устанавливается соответствующим разведением или концентрированием осадка от 1 до 3 г/л, равняется 0,46—0,67 г/л;
- растворимость Al2O3 равняется 25—46 %;
- значение рН смеси составляет 11,2—11,7.
Щелочной регенерированный коагулянт используется в сочетании с товарным сульфатом алюминия, доза которого может быть сокращена на 20—40 %. Использование регенерированного коагулянта приводит к увеличению остаточных значений рН и щелочности обработанной воды, а также к снижению ее коррозионной активности, что позволяет исключить или снизить расход реагентов, необходимых для подщелачивания и стабилизации обработанной воды.
Вторичные осадки отличаются от исходных по химическому составу и свойствам. Содержание гидроксида алюминия во вторичных осадках на 20—40 % ниже, чем в исходных, а содержание CaO возрастает до 30—45 %, влажность осадка составляет 98,5—96 %, рН = 11,2-12,0. Удельное сопротивление фильтрации вторичных осадков снижается до величин, обеспечивающих возможность их механического обезвоживания без дополнительного введения извести. Вторичные осадки могут быть обезвожены на вакуум-фильтрах и фильтрах-прессах. При обезвоживании на вакуум-фильтрах продолжительность фильтроцикла составляет 2—3 мин, влажность обезвоженного осадка 70—77 %, удельная производительность вакуум-фильтра 10—15 кг/м2×ч). В результате обезвоживание на фильтре-прессе типа ФПАКМ влажность осадка снижается до 55—60 %, удельная производительность фильтра-пресса 3,5—5 кг/(м2×ч).
4.2.2.4. Обезвоживание методом замораживания — оттаивания осадка
Процесс замораживания—оттаивания осадка характеризуется изменением количественного соотношения между находящейся в структуре осадка связанной влагой и свободной в сторону увеличения последней. Однако это явление наблюдается только при определенных условиях теплообмена между осадком и охлаждающей средой. Такие условия обеспечиваются в процессе естественного замораживания осадка на открытом воздухе и в специальных резервуарах, оборудованных трубчатыми теплообменными элементами, в которых попеременно испаряется и конденсируется хладагент (аммиак). Чем выше интенсивность замораживания, которая определяется плотностью теплового потока, тем меньше количество связанной воды успевает перейти в свободное состояние. В то же время, с увеличением теплового потока возрастает количество замороженного осадка. Для каждого типа осадка существует допустимый уровень плотности теплового потока, превышение которого не приводит к существенным изменениям водоотдающей способности осадка после оттаивания, и она сохраняется такой же, как у исходного осадка.
4.2.3. Утилизация осадков
Утилизация осадков зависит от химического состава, который определяется качеством исходной воды и видами используемых реагентов в процессе водоподготовки и обработки осадков.
Осадки могут являться исходным сырьем при производстве различных строительных материалов; бетонной смеси, цементов, кирпича, керамзита и др., а также могут быть использованы для улучшения структуры плодородия почв.
4.2.4. Использование промывной воды
Промывную воду после фильтровальных сооружений на практике и в проектных решениях предусматривается сбрасывать на сооружения для осветления промывных вод и частичного возврата отстоенной воды в "голову" очистных сооружений (в смесители или входные камеры). Поскольку это может привести к нарушению процессов коагуляции и технологических режимов очистки, в каждом случае следует обоснованно принимать решение о таком использовании промывных вод.
Одним из способов повышения эффективности обработки промывных вод фильтров являются указанные выше конструкции: оборудование шламоуплотнителей тонкослойными блоками или устройство рециркуляторов (стр. 22, 24).
5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЧИСТКЕ ВОДЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОДОИСТОЧНИКОВ
5.1.Общие рекомендации
При необходимости решения проблем глубокой очистки или улучшения качества подземных вод специалистам обычно приходится сталкиваться с наличием в водах избыточных концентраций железа, фтора, солей жесткости, высокой минерализации солей или ее отдельных компонентов, таких как: сульфаты, хлориды, стронций стабильный, бром, бор, нитраты и ряд других компонентов.
Наибольшее распространение имеют железосодержащие подземные воды, распространенные на территории Российской Федерации повсеместно и составляющие в отдельных регионах от 30 до 70 % всех пригодных к использованию водоисточников.
Засоление и загрязнение поверхностных и подземных источников вредными веществами отрицательно влияют на питьевые качества воды и в отдельных случаях делают их непригодными для питья.