16.3. Механическое обезвоживание осадков сточных вод

Обезвоживание осадков на иловых площадках для очистных стан­ций средней и большой пропускной способности часто оказывается невоз­можным из-за отсутствия свободных земельных площадей для устройства иловых площадок. Для больших городов с развитой инфрастуктурой ис­пользование процессов естественной сушки осадков нерационально, как с экономической, так и экологической точек зрения. На сегодняшний момент механическое обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах и центрифугах является оптимальным методом их переработки.

Подготовка осадка для механического обезвоживания. Осадки, образующиеся на очистных сооружениях населенных мест, характеризуют­ся весьма низкими показателями водоотдачи, что затрудняет применение интенсивных процессов для их обезвоживания. Для улучшения водоотдачи необходимо изменить структуру осадка таким образом, чтобы в результате укрупнения твердых частиц произошло уменьшение поверхности раздела

дисперсной фазы и дисперсионной среды и, следовательно, понизилась по­верхностная энергия связи воды с твердыми частицами. Изменение струк­туры осадков приводит к количественному перераспределению форм связи влаги в сторону увеличения содержания свободной воды за счет уменьше­ния доли связанной. Такое изменение структуры осадков позволяет доби­ваться более глубокого и быстрого их обезвоживания. Процессы подготов­ки осадков к обезвоживанию называют кондиционированием.

Методы кондиционирования подразделяются на реагентные и без-реагентные. Первой стадией подготовки осадка к обезвоживанию является его промывка (рис. 16.5). Промывка применяется только для сброженных осадков. В результате промывки из сброженного осадка удаляются колло­идные частицы и мелкая взвесь. Для осадков, сброженных в разных режи­мах, параметры промывки различаются. Промывку производят очищенной сточной водой.

Количество промывной воды следует принимать, м³/м³:

• для сброженного сырого осадка - 1-1,5;

• для сброженной в мезофильных условиях смеси сырого осадка и избыточного активного ила - 2-3;

• то же в термофильных условиях - 3-4. Продолжительность промывки следует принимать 15-20 минут,

число резервуаров для промывки осадка не менее двух.

Д ля исключения разделения осадка необходимо предусмотреть пе­ремешивание воздухом, количество его определяется из расчета 0,5 м³/м³ смеси промывного осадка и воды. Затем эта смесь направляется в уплотни­тели, где в течение 12-24 часов происходит уплотнение осадка. Иловая (сливная) вода, содержащая 1-1,5 г/л взвешенных веществ, и имеющая БПК 600-900 мг/л, направляется в голову очистных сооружений (см. рис. 16.5).

Реагентные методы предполагают использование для обработки осадков неорганических реагентов (хлорное железо, сернокислое железо, известь) или органических высокомолекулярных соединений (полиэлектро­

литов). И те, и другие приводят к снижению удельного сопротивления фильтрации в результате агрегации коллоидных и мелких нерастворенных частиц.

Дозы реагентов, рекомендуемые для разных осадков и разных ре­жимов стабилизации, различны.

Дозы коагулянтов при подготовке осадков к обезвоживанию опре­деляют по формуле:

Д = к(м^ГЯ +^Р0,ШЩ1с\ (16.4)

где К - коэффициент, зависящий от вида и химического состава коагулянта и от вида осадка [при коагуляции осадка хлорным железом в сочетании с известью К= 0,25 (для сброженного осадка), доза хлорного железа 30-40% дозы извести]; R = гТО"¹⁰ - удельное сопротивление осадка, см/г; Р - влаж­ность осадка, %; С - количество сухого вещества осадка, %; 111 - щелоч­ность осадка до коагуляции, мг экв/л.

В случаях отсутствия достаточных данных для расчетов по форму­ле (16.4), количество реагентов следует определять в расчете по FeCl₃ и СаО, при этом их дозы при вакуум-фильтровании надлежит принимать, % к массе сухого вещества осадка:

• для сброженного осадка первичных отстойников: FeCl₃ - 3-4; СаО -8-10;

• для сброженной промывной смеси осадка первичных отстойников и избыточного активного ила: FeCl₃ - 4-6; СаО - 12-20;

• для сырого осадка первичных отстойников: FeCl₃ - 1,5-3; СаО - 6-10;

• для смеси осадка первичных отстойников и уплотненного избы­точного активного ила: FeCl₃ - 3-5; СаО - 9-13;

• для уплотненного избыточного активного ила из аэротенков: FeCl₃ -6-9; СаО - 17-25.

При обезвоживании осадка на камерных фильтр-прессах доза из­вести принимается во всех случаях на 30% более. В табл. 16.2 приводится степень снижения удельного сопротивления фильтрации (УСФ) в процессе реагентного кондиционирования.

Таблица 16.2

С

кондиционирования

Вид осадка	Удельное сопротивление гТО'10, см/г
	исходного осадка	обработанного осадка
Сырой осадок первичных отстойников	200-700	5-40
Сброженный осадок пер­вичных отстойников	700 - 2000	20-40
Уплотненный активный ил	800- 1800	40-60
Сброженная смесь осадка и ила (с промывкой)	2000- 10000	10-60

нижение удельного сопротивления осадков в процессе реагентного

Несмотря на то, что промывка является эффективным приемом снижения удельного сопротивления сброженных осадков, для коагуляции промытого осадка требуются все же значительные дозы минеральных реа­гентов.

На рис. 16.6 приведена схема подготовки осадка перед механиче­ским обезвоживанием. Из ушютнителя промытый осадок влажностью 94 - 96% удаляется при помощи насосов. Перед подачей на вакуум-фильтр или фильтр-пресс осадок подвергается кондиционированию. В качестве реагентов обычно применяют хлорное железо или сернокислое окисное железо и известь в виде 10%-ного раствора. Средняя доза железа составляет 4 - 6% массы сухого вещества осадка, а извести - 10 - 15 %. Частицы осадка объединяются хлопь­ями гидроксида железа в крупные агрегаты. В результате такой обработки удельное сопротивление осадка значительно снижается и осадок легче отдает воду. Реагенты вводятся непосредственно перед подачей осадка на механическое обез­воживание.

О днако кондиционирование минеральными реагентами характери­зуется рядом существенных недостатков, к которым относятся: большой массовый расход; высокая коррозионная активность; трудности с транспор­тировкой и хранением; внесение большого количества (до 40%) балластных веществ.

Кроме того, прошедшая в последние годы реструктуризация цен значительно увеличила долю эксплуатационных затрат в себестоимости обработки осадков (в основном по минеральным реагентам). Внесение большого количества балластных веществ значительно увеличивает стои­мость вывозки и захоронения осадка, а также сокращает полезный объем полигона для захоронения осадков. Однако эти проблемы разрешимы при использовании органических реагентов (флокулянтов).

В МГП "Мосводоканал" были испытаны в лабораторных и пилот­ных условиях свыше 50 образцов анионо- и катионоактивных флокулянтов отечественных и зарубежных производителей. Наилучшие результаты были получены при применении катионоактивных флокулянтов фирм "Штокхау-зен", "Аллайд коллоидз" (обе Германия), "Магнифлок" (США) и "Кемира" (Финляндия). При дозах 3,5-4,5 кг/м³ сухого вещества осадка происходило интенсивное флокулообразование и выделение свободной воды.

Отечественные флокулянты катионного типа, такие как КФ, ВПК, КО, ППС, ВА-2, ОКФ и др., недостаточно эффективны и используются по­ка недостаточно широко. На Курьяновской станции аэрации отказались от использования минеральных реагентов и перешли на флокулянт, произво­димый в г. Перми (аналог "Праестол" фирмы "Штокхаузен"). Использова­ние флокулянта позволило существенно облегчить процесс кондициониро­вания и обезвоживания осадка.

Безреагентное кондиционирование осуществляется методами теп­ловой обработки и замораживания - оттаивания.

Тепловая обработка осадков сточных вод. В ряде стран (Англия, ФРГ, США и др.) тепловая обработка осадка применяется перед обезвожи­ванием.

С ущность метода состоит в прогревании осадка в реакторе в тече­ние определенного времени при температуре 140-200°С. Схема установки тепловой обработки осадка представлена на рис. 16.7. Исходный осадок после нагревания в теплообменнике подается в реактор. В реакторе осадок выдерживается 60-75 мин при давлении 1,2-2 МПа. Для подогрева осадка в реактор подается острый пар.

6

В процессе тепловой обработки происходит распад органических веществ, в основном белков, их растворение и переход твердой фазы осад­ков в жидкую. При этом изменяется структура осадков, их зольность и час­тично химический состав, достигаются улучшение водоотдачи и обезвре­живание осадков. При тепловой обработке удельное сопротивление осадков снижается до значений, позволяющих обезвоживать осадки на вакуум-фильтрах и фильтр-прессах без обработки химическими реагентами. Теп­ловой обработке могут подвергаться как сброженные, так и сырые осадки.

В Московском государственном строительном университете про­ведены исследования метода тепловой обработки осадков. Установлено, что температура, давление в реакторе и продолжительность обработки за­висят от вида обрабатываемого осадка. Экспериментально определены оп­тимальные параметры процесса.

Реакторы для тепловой обработки выполняются в виде вертикаль­ных колонн. В верхней части колонны имеется свободное пространство, где накапливается парогазовая смесь (водяной пар и газообразные продукты органического вещества осадка), которую периодически удаляют в сепара­тор для дезодорации. Осадок подается в реактор непрерывно, а удаляется периодически через редуцирующие устройства. Для поддержания требуе­мых параметров работа установок должна быть автоматизирована.

Одним из достоинств метода тепловой обработки является полная стерильность обработанного осадка. При обезвоживании такого осадка на вакуум-фильтре образуется кек влажностью 55-70%. К недостаткам метода относятся сложность конструкции реактора, большие энергетические затра­ты и высокая концентрация органических веществ в фильтрате, которые необходимо направлять на биологическую очистку.

Иловая вода и фильтрат после отстаивания осадка, обработанного в реакторе при высокой температуре, имеет концентрацию: по взвешенным веществам 2000-6000 мг/л, по БПК - от 5000 до 10000 мг/л, по ХПК - от 10000 до 30000 мг/л. Подача такой воды в начало очистных сооружений приводит к серьезной дополнительной нагрузке. В литературе встречаются сведения о нарушении работы аэротенков. В результате распада белков сливная вода обогащается аммонийным азотом, концентрация которого достигает 600-800 мг/л. Распад клеточного вещества активного ила приво­дит к выделению в воду фосфатов в концентрации до 300 мг/л. Таким обра­зом, возникает проблема очистки от биогенных элементов. При тепловой обработке выделяются дурно пахнущие газы, требующие предварительной очистки перед выбросом их в атмосферу.

Замораживание и последующее оттаивание осадков сопровожда­ется изменением их структуры, при этом связанная влага частично перехо­дит в свободную, и это приводит к улучшению водоотводящих свойств осадков. Такие осадки можно подвергать механическому обезвоживанию без коагулирования химическими реагентами.

Искусственное замораживание осадков проводится в холодильных установках непосредственного контакта в барабанных или панельных льдо­

генераторах. Непременным условием, обеспечивающим снижение стоимо­сти процесса за счет уменьшения расхода электроэнергии, является рекупе­рация теплоты фазовых переходов, обеспечивающая оттаивание осадка за счет теплоты, выделяемой при замораживании. Для искусственного замо­раживания 1 м³ осадка расходуется около 50 кВт электроэнергии.

После оттаивания осадок обезвоживается на вакуум-фильтрах или на иловых площадках с естественным основанием и дренажом. На вакуум-фильтрах достигается производительность 50-60 кг/(м²ч) по сухому веще­ству, а влажность кека составляет 70-80%. Нагрузка на иловые площадки принимается 5 м³/(м²год).

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.

Процессы и оборудование для механического обезвоживания осадков. Выше отмечалось, что для больших и средних городов с развитой инфраструктурой сушка осадка на иловых площадках нерациональна. По­этому на сегодняшний день осадки обезвоживают механическим путем, используя для этой цели вакуум-фильтры, фильтр-прессы и центрифуги.

Методы и аппараты, применяемые для обезвоживания осадков сточных вод, можно классифицировать по виду механического воздействия на их структуру:

• обезвоживание осадков под разряжением;

• обезвоживание осадков под давлением;

• обезвоживание осадков в центробежном поле. Обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах. До недавнего време­ни основными аппаратами для механического обезвоживания, производя­щимися в России, являлись барабанные вакуум-фильтры. На них обрабаты­вались практически любые виды осадков. 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 (рис. 16.8).

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 ч работы фильтр регенерируют -промывают ингибированной кислотой или растворами ПАВ.

Рис. 16.8. Барабанный вакуум-фильтр:

1 - перфорированный барабан; 2 - латунная сетка; 3 - фильтровальная ткань; 4 - слой осадка; 5 - нож для съема кека; 6 - резервуар для осадка; 7 - качающаяся мешалка; 8 - камеры барабана; 9 - соединительные трубки; 10 - вращающаяся часть распределительной головки; 11 - неподвижная часть распределительной головки; 12 - подача осадка на обезвоживание; 13 - отведение кека; / - зона фильтрования и отсоса фильтрата; // - зона съема кека; /// - зона регенерации фильтровальной ткани

В табл. 16.3 дана характеристика барабанных вакуум-фильтров, выпускаемых отечественной промышленностью.

В последнее время находят применение барабанные вакуум-фильтры со сходящим полотном. Они выпускаются отечественной про­мышленностью и рядом зарубежных фирм. В этих фильтрах регенерация фильтровальной ткани производится непрерывно. Применение их особенно эффективно в тех случаях, когда осадки сточных вод по своей структуре способны быстро заиливать фильтровальную ткань, в частности сырые осадки из первичных отстойников.

Т

Технические характеристики барабанных вакуум-фильтров

Показатели	Значения показателей фильтров
	БОУ-5-1,75	БОУ-10-2,6	БОУ-20-2,6	БОУ-40-3-4	БОУ-40-3-7
Площадь поверхности фильтрования, м"	5	10	20	40	40
Диаметр барабана, мм	1762	2612	2612	3000	3000
Длина барабана, мм	960	1350	2702	4400	4400
Частота вращения, мин'1	0,13-2	0,13 -2	0,13 -2	0,44- 1,18	0,15- 1,5
Объем жидкости в коры­те, л	1300	2700	4200	3000	3000
Мощность электродвига­теля привода барабана, кВт	1,1	2,2	3	3,3-4,1	4

аблица 16.3

Для обезвоживания осадков используют также барабанные фильт­ры со слоем вспомогательного вещества с площадью фильтрования соот­ветственно 5, 10, 30, 40 м². Слой (0,2-1,0 мм) вспомогательного вещества обычно намывают на фильтровальную ткань.

Тонкий слой вспомогательного вещества предотвращает кольмата-цию фильтровальной ткани осадком и обеспечивает условия полного уда­ления обезвоженного осадка и вспомогательного вещества с фильтроваль­ной ткани, а также высокое качество фильтрата. При этом повышается про­изводительность вакуум-фильтра за счет сокращения длительности фильт­рования, снижаются затраты на фильтровальную ткань.

В качестве вспомогательного вещества рекомендуется облученная каменноугольная зола с размером фракций 0,05-0,45 мм, перлит, диатомит и др. Такие фильтры значительно улучшают процесс фильтрования осадков сточных вод.

Следует отметить, что способ фильтрования труднофильтруемых суспензий через слой вспомогательного вещества весьма эффективен. Про­изводительность такого вакуум-фильтра в 3-4 раза больше, чем при фильт­ровании через ткань. Продолжительность вспомогательных операций со­ставляет 10% от продолжительности фильтрования. Этот метод довольно широко используется для фильтрования осадков промышленных предпри­ятий.

Для нормальной работы вакуум-фильтров необходимо вспомога­тельное оборудование: вакуум-насосы, воздуходувки, ресиверы, центро­бежные насосы и устройства, обеспечивающие постоянное питание вакуум-фильтра.

С

Рис. 16.9. Схема установки барабанного вакуум-фильтра:

/ - резервуар для осадка; 2 - насос для подачи осадка; 3 - дозатор; 4 - вакуум-фильтр; 5 - ресивер; б - воздуходувка; 7 - вакуум-насос; 8 - насос для откачки фильтрата; 9 - резервуар фильтрата; 10 - переливные трубопроводы; // - трубопровод опорожнения; 12 - подача реагентов

	Ы
□	\3=r

хема установки барабанного вакуум-фильтра и вспомогательного оборудования показана на рис. 16.9. Осадок на вакуум-фильтр подается насосом через дозатор. Фильтрат вместе с воздухом из вакуум-фильтра от­водится к ресиверу. В ресивере разделяются фильтрат и воздух. Для созда­ния вакуума применяют мокровоздушные вакуум-насосы.

Фильтрат из ресивера удаляется центробежным насосом и направ­ляется в уплотнители, так как фильтрат содержит непрореагировавшие коа­гулянты, способствующие лучшему уплотнению.

При вакуум-фильтровании вакуум составляет 40-65 кПа (300-500 мм рт.ст.), давление сжатого воздуха для отдува осадка -20-30 кПа (0,2-0,3 кгс/см²). Пропускную способность вакуум-насосов оп­ределяют из условия расхода воздуха 0,5 м³/мин на 1 м² площади фильтра, а расход сжатого воздуха - 0,1 м³/мин на 1 м² площади фильтра.

При проектировании установок вакуум-фильтрования осадков для их обезвоживания конечная задача расчета состоит в определении в зави­симости от количества обрабатываемого осадка числа рабочих и резервных серийно выпускаемых вакуум-фильтров.

Производительность вакуум-фильтра по сухому веществу осадка определяют по формуле:

П = 0,24/1 №-Pj(P_u-PJ] Jpmp(l00-PJ/ pTR , (16.5)

где P_kuP_u- влажность кека и исходного осадка, %; р - плотность исходного осадка, т/м³; т - доля времени действия вакуума от общего цикла работы фильтра, %; р - рабочий вакуум, Па; р- вязкость фильтрата, Па с; Т- период вращения барабана, мин.; R - удельное сопротивление фшштрации г-10"¹⁰, см/г.

Е

Таблица 16.4

Производительность вакуум-фильтров и <					»ильтр-прессов
Обрабатываемый осадок	Производитель­ность, кг сухого вещества на 1 м2 поверхности фильт­ра в 1 ч			Влажность кека, %
	вакуум-фильтров	фильтр-прессов		при ваку­ум-фильтра­ции	при фильтр-прессова­нии
Сброженный осадок из пер­вичных отстойников		25-35	12-17		75-77	60-65
Сброженная в мезофильных условиях смесь осадка из первичных отстойников и активного ила, аэробно ста­билизированный активный ил		20-25	10-16		78-80	62-68
Сброженная в термофильных условиях смесь осадка из первичных отстойников и активного ила		17-22	7-13		78-80	62-70

сли удельное сопротивление не известно, то производительность вакуум-фильтров, фильтр-прессов и влажность кека при обезвоживании осадков городских сточных вод следует принимать по табл. 16.4.

Н

Продолжение таблицы 16.4

Сырой осадок из первичных отстойников	30-40	12-16	72-75	55-60
Смесь сырого осадка из пер­вичных отстойников и уплот­ненного активного ила	20-30	5-12	75-80	62-75

едостатками ваккум-фильтров являются сложность управления, низкая надежность, невозможность использования органических флокулян­тов Для кондиционирования осадка, громоздкость и загрязненность рабочей среды.

К роме широко применяемых барабанных вакуум-фильтров, ис­пользуются (в основном для обезвоживания осадков производственных сточных вод) ленточные вакуум-фильтры и листовые фильтры. Ленточные вакуум-фильтры применяют для обезвоживания быстро расслаивающихся осадков, преимущественно минерального происхождения, таких как окали­на, осадки газоочисток доменного и конвертерного цехов. Фильтр (рис. 16.10) имеет бесконечную резиново-тканевую ленту, натянутую на двух барабанах, и фильтровальный стол. Щелевое отверстие, расположен­ное посередине стола, сообщается с вакуум-камерой. Лента имеет попе­речные рифления и продольные сквозные прорези. Фильтровальная ткань укладывается на ленту и закрепляется в пазах резиновым шнуром. Верхняя рабочая ветвь ленты протягивается по столу так, что ее продольные проре­зи совпадают с щелевым отверстием стола. Фильтрат отводится с внутрен­ней стороны ткани по поперечным пазам и через продольные отверстия поступает в вакуум-камеру и сборный коллектор. При фильтровании быст-роосаждающиеся крупные частицы образуют подслой, который улучшает условия фильтрования и повышает пропускную способность фильтра.

Листовые фильтры типа ЛВАВ (листовой вертикальный автомати­зированный с вибровыгрузкой осадка) могут служить для обезвоживания различных осадков.

Обезвоживание осадков сточных вод на фильтр-прессах. 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 (рис. 16.11) 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 (положение А). По каналам фильтрат и воздух отводятся в коллектор. Затем осадок отжи­мается диафрагмой, для чего в полость нагнетается вода под давлением (положение Б). После этого раздвигаются плиты (положение В), передвига­ется фильтровальная ткань и кек снимается с нее ножами, ткань промыва­ется и очищается в камере регенерации ткани.

П ри необходимости перед подачей на фильтр-пресс в осадок вво­дятся химические реагенты - хлорное железо, известь, полиакриламид и др.

Наиболее эффективно обезвоживаются на камерных фильтр-прессах осадки производственных сточных вод минерального происхожде­ния. Осадки городских сточных вод обезвоживаются хуже.

Пропускная способность фильтр-прессов и влажность кека при обезвоживании осадков городских сточных вод зависят от вида обрабаты­ваемого осадка и определяются по табл. 16. 4.

При фильтр-прессовании подачу осадка производят под давлением не менее 0,6 МПа; расход сжатого воздуха на просушку осадка - 0,2 м³/мин на 1 м² фильтровальной поверхности; давление сжатого воздуха - 0,6 МПа; расход промывной воды - 4 л/мин на 1м² поверхности; давление промыв­ной воды - 0,3 МПа.

Технологическая схема процесса фильтр-прессования осадков по­казана на рис. 16.12. Осадок из резервуара под вакуумом перепускается в монжус. После заполнения монжуса задвижки 6 и 9 закрываются, а задвиж­ки 5 и 12 открываются и включается компрессор, при котором осадок из монжуса выдавливается в фильтр - пресс, где обезвоживается.

В настоящее время все большее распространение получают мем­бранно-камерные фильтр-прессы. Они включают в себя целый комплекс вспомогательного оборудования (рис. 16.13).

4*J-

7777777777777777.

13-

Рис. 16.13. Технологическая схема механического обезвоживания осадков на мембранно-камерном фильтр-прессе:

/ - система приготовления флокулянта; 2 - система дозирования флокулянта; 3 - система подачи осадка; 4 - система смешения осадка с флокулянтом; 5 - система промывки фильтровального полотна; 6 - система дожима мембран; 7 - система отвода капельных утечек и воды от промывки ткани; 8 - система отвода обезвоженного осадка; 9 - резервуар исходного осадка; 10 - подача воды питьевого качества; 11 - мембранно-камерный фильтр-пресс; 12 - отвод фильтрата; 13 - подача технической воды

Работа всего комплекса оборудования контролируется и управляет­ся с центрального компьютера. Учитывая необходимость точной дозировки реагента и регулируемой подачи осадка на различных технологических фа­зах, используют специальные объемные насосы с регулируемым приводом (как правило, эксцентрико-шнековые).

Для достижения оптимального результата под каждый вид осадка подбирается специальная фильтровальная ткань: полипропиленовая или полиамидная. Для обеспечения саморазгружаемости фильтр-пресса рабочая поверхность ткани специально термически обработана и имеет гладкую поверхность.

При обезвоживании на мембранно-камерных фильтр-прессах необ­ходимо полимерное кондиционирование осадка. На Курьяновской станции аэрации работают прессы по системе фирмы "Штокхаузен" в части приго­товления флокулянта и подаче сфлокулированного осадка на обезвоживание.

Камерно-мембранные фильтр-прессы фирм "Нетч фильтротехника" (Германия) и "Дифенбах" (Италия) площадью фильтрации от 500 до 800 м², работают на московских станциях аэрации. Результаты опытной эксплуата­ции доказали их высокий технический уровень, надежность, высокую про­изводительность и удобство обслуживания. В среднем при суточной произ­водительности до 35 т сухого вещества на один фильтр-пресс, устойчиво достигается влажность обезвоженного осадка не более 70%. Таким образом на сегодняшний день для сооружений по обработке осадка средних и круп­ных городов с использованием различных технологий его утилизации наи­более экономически и технически целесообразным можно считать исполь­зование мембранно-камерных фильтр-прессов в сочетании с полимерным кондиционированием. При дозах коагулянта 3,5-4,5 кг/т сухого вещества осадка происходит интенсивное флокулообразование и выделение свобод­ной воды. Простой экономический расчет только эксплуатационных затрат показывает значительное преимущество данной технологии.

Мембранно-камерный фильтр-пресс представляет собой серию вертикальных плит, имеющих каналы и покрытых тканью для поддержания кека. Плиты смонтированы в корпусе, верхние опоры которого соединены двумя тяжелыми горизонтальными и параллельными брусьями или рельса­ми. Конструктивно фильтр-прессы подразделяются на: прессы с верхней подвеской плит и с боковой подвеской плит.

На рис. 16.14 дано схематичное изображение образование коржа в мембранно-камерном фильтр-прессе.

Кондиционированный осадок подается на фильтр-пресс насосами при возрастающем давлении. Давление наполнения - 8 атм. Давление до-жима составляет до 15 атм. Время подачи осадка и образования слоя кека обычно составляет 40-30 мин. Время дожима - 15-20 мин. Время выгрузки 15 мин. Общая продолжительность фильтроцикла составляет до 90 мин. При влажности исходного осадка от 94% до 97% влажность кека - 68-70%.

Рис. 16.14. Схема работы мембранно-камерного фильтр-пресса:

1 - фильтрующая плита; 2 ~ фильтрующая ткань; 3 - фильтрующая камера; 4 - сборные каналы фильтрата; 5 - запорная плита; б - подача осадка; 7 - отвод фильтрата

Применяются также ленточные фильтр-прессы. Они относительно просты и по конструкции, и в эксплуатации. Принципиальная схема гори­зонтального пресса показана на рис. 16.15. 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. Имеются также конструкции вертикальных ленточных фильтр-прессов.

Барабанный фильтр-пресс типа "Юнсон" конструктивно сочетает в себе гравитационный ленточный фильтр и барабанный пресс.

Центрифугирование осадков находит все большее распростране­ние. Достоинствами этого метода являются простота, экономичность и уп­равляемость процессом. После обработки на центрифугах получают осадки низкой влажности.

Более концентрированный осадок первичных отстойников разделя­ется в центробежном поле лучше, чем сброженная смесь осадка и ила, и значительно лучше, чем активный ил.

Центрифугирование - разделение фаз в поле центробежных сил. Критерием влагоотдачи при центрифугировании является индекс центри­фугирования (см. формулу (15.7)).

При значениях индекса центрифугирования больше 7 перед цен­трифугированием требуется кондиционирование осадка. Самым рацио­нальным способом является кондиционирование катионными полиэлектро­литами.

Центрифугирование осадков производится с применением мине­ральных коагулянтов и флокулянтов или без них. При использовании фло­кулянтов осадок после обезвоживания имеет меньшую влажность, а цен­трифуга - большую пропускную способность; фугат, образующийся при центрифугировании, имеет меньшую загрязненность. Но поскольку про­мышленностью выпускается ограниченное число флокулянтов, для обра­ботки осадков сточных вод они применяются редко. При центрифугирова­нии осадков без применения флокулянтов образующийся фугат имеет вы­сокие значения БПК, ХПК и содержание взвешенных веществ. Для даль­нейшей обработки фугат обычно направляется на сооружения биологиче­ской очистки, увеличивая тем самым нагрузку на них.

Работа центрифуг характеризуется такими показателями, как про­изводительность, эффективность задержания сухого вещества и влажность обезвоженного осадка (кека). Показатели работы центрифуги зависят от геометрических размеров ротора, скорости его вращения, диаметра сливно­го цилиндра, влажности осадка, плотности и дисперсионного состава его твердой фазы и других факторов.

Эффективность задержания сухого вещества осадка определяется по формуле:

£ = Ск-(Со-Сф)/Со-(Ск-Сф)-100, (16.6)

где Со, Сф, Ck - концентрация сухого вещества соответственно в исходном осадке, фугате и кеке.

Производительность центрифуг по обезвоженному осадку:

П_К = 10П_исх (100 - Р_исх )ре /(100-Р_к), (16.7)

где П_исх - производительность центрифуги по исходному осадку, м³/ч; Рисх — влажность исходного осадка, %; Р_к - влажность кека, %; р - плот­ность исходного осадка, т/м³; £ - эффективность задержания сухого веще­ства осадка, %.

Центрифуги по методу центрифугирования принято разделять на фильтрующие и осадительные.

В отечественной практике для обработки осадков сточных вод применяют серийные, непрерывно действующие осадительные горизон­тальные центрифуги типа ОГШ (рис. 16.16). Основными элементами цен­трифуги являются конический ротор со сплошными стенками и полый шнек. Ротор и шнек вращаются в одну сторону, но с разными скоростями. Под действием центробежной силы нерастворенные частицы осадка 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 нерастворенных частиц исходная фаза (фугат) отводится через отверстия, расположенные с противоположной стороны ротора. В настоящее время налажен выпуск центрифуг этого типа с расчетной производительностью по суспензии до 30 м³/ч.

Р ис. 16.16. Осадительная центрифуга:

/ - трубопровод для подачи осадка; 2 - отверстия для выгрузки фугата; 3 - выпуск фугата; 4 - отверстие для поступления осадка в ротор; 5 - выгрузка кека; 6 - ротор; 7 - полый шнек; 5 - отверстия для выгрузки кека

Эффективность задержания твердой фазы осадков и влажность ке­ка зависят от характера обезвоживаемого осадка. Наибольшее количество взвешенных веществ содержится в фугате при центрифугировании актив­ного ила. При обезвоживании осадков на центрифугах возникают проблемы дальнейшей обработки образующегося фугата.

В НИИ КВОВ разработан ряд технологических процессов обезво­живания осадков на центрифугах.

Разработана схема раздельного центрифугирования сырого осадка первичных отстойников и активного ила. По этой схеме фугат сырого осад­ка сбрасывается в первичные отстойники, а фугат активного ила использу­ется в качестве возвратного ила в аэротенках. При подаче фугата сырого осадка в первичные отстойники необходимо увеличивать продолжитель­ность отстаивания сточной жидкости до 4-4,5 ч. По этой схеме из состава очистных сооружений исключаются илоуплотнители. На центрифуг у пода­ется весь активный ил или часть его.

Разработана также схема центрифугирования сырого осадка из первичных отстойников с последующей аэробной стабилизацией фугата в

с меси с неуплотненным избыточным активным илом и центрифугировани­ем уплотненной сброженной смеси (рис. 16.17). По этой схеме период аэробной стабилизации в минерализаторе составляет 6-8 сут, продолжи­тельность уплотнения сброженной смеси - 6-8 ч, а влажность уплотненного осадка - 97,5%.

По третьей схеме осуществляется центрифугирование сброженного осадка с подсушиванием фугата на иловых площадках с дренажом. По этой схеме нагрузка на иловые площадки увеличивается в 2-3 раза.

Т

Таблица 16.5

Технические характеристики серийных осадительных центрифуг

Показатели	Значения показателей для центрифуги
	ОГШ-321К-2	ОГШ-502К-4	ОГШ-631К-2
Пропускная способность по исходному осадку, м 3/ч	4-5	9-14	25-35
Диаметр ротора, мм	350	500	600
Фактор разделения	1500-3500	1100-1950	1400
Мощность электродвигате­ля, кВт	22	28; 32	100

ехнические характеристики серийных осадительных центрифуг приведены в табл. 16.5.