книги из ГПНТБ / Левин, А. М. Очистка сточных вод огнеупорных заводов

На рис. 62 видно, что определить удельное сопротивле­ ние и сопротивление фильтровальной ткани невозможно, так как за принятое время фильтроцикла не наметилась прямая. Следовательно, нельзя вычислить производи­ тельность фильтра по формуле, включающей в себя г. Выявить удельное сопротивление осадка оказалось воз­

фильтрацией происходило на воронке, погружаемой в ванночку с осадком (методом присоса). Проводили опы­ ты по обезвоживанию осадка вакуум-фильтрацией с од­ новременным воздействием постоянного электрического тока [49].

На одной воронке проводили фильтрационный ана­ лиз, а на другой воронке, погружаемой в ванночку с осадком, отрабатывали режим работы вакуум-фильтра и определяли его производительность [85]. Позднее опыты проводили на новой вакуумной лабораторной установке. Некоторые результаты опытов приведены в табл. 32. Наибольший эффект обезвоживания получен с осадком шамота с минимальной исходной концентрацией 717 кг/м3 при влажности 51,0%. Конечная влажность соста­ вила 20,9—21,8%, концентрация 1591—1550 кг/м3, произ­ водительность 377—332 кг/(м2-ч). Коагуляция почти не влияла на фильтрационные свойства этого осадка.

Осадок смеси шамота и глины (4:1) достаточно хоро­ шо обезвоживался при исходной минимальной концент­ рации 809 кг/м3 и влажности 46,4%. Конечная влажность была 22,5—24,9% концентрация 1520—1438 кг/м3, произ­ водительность 206—474 кг/(м2-ч).

171

Т а б л и ц а 32

Результаты опытов на вакуум-установке по обезвоживанию осадков, полученных отстаиванием сточной воды без коагуляции и с коагуляцией

Эксперименты по обезвоживанию осадков вакуумфильтрацией с использованием постоянного электричес­ кого тока были проведены на электрофорезной установ­ ке. Используя электрическое поле, возникающее между электродами постоянного электрического тока, можно обезвоживать осадки. При электрообезвоживании наблю­ даются явления электрофореза и электроосмоса [92]. Явление электрофореза состоит в том, что отрицательно заряженные частицы осадка перемещаются к положи­ тельному электроду — аноду, а около отрицательного электрода остается вода. При электроосмосе частицы воды перемещаются относительно неподвижных частиц осадка к катоду, в результате чего около анода осадок становится менее влажным.

При проведении опытов воронку, подсоединяемую к вакуумной установке, изготовляли из токонепроводящего материала. В широкой части раструба воронки натянули медную сетку, являющуюся катодом установки. На сетку уложили тканевый фильтр. Испытуемый осадок, полу­ ченный из некоагулированной сточной воды, наливали в цилиндр на фильтр. На поверхность осадка накладывали свинцовый диск, являющийся анодом. В процессе опытов фиксировали время, в течение которого наполнялась бю­ ретка фильтратом, напряжение и силу постоянного тока. После завершения опыта и отключения установки извле­ кали корж. Для определения сравнительной эффективно­ сти на тех же осадках проведены опыты по обезвожива­ нию под действием только одного вакуума. Результаты исследований приведены в табл. 33.

Лучшие результаты электрообезвоживания получены с осадками глины [93]. При начальной концентрации 708 кг/м3 и влажности осадка 50,8% после обезвожива­ ния его при вакууме 50 мм рт. ст. (фильтровальная ткань бельтинг), напряжении постоянного тока 100 В и силе то­ ка 0,25 А концентрация осадка чер^з 450 с составила 1700 кг/м3, а влажность 17,9%. При воздействии одного вакуума осадок воду не отдавал. Наихудшие результаты получены с осадками шамота.

Однако при электрообезвоживании шамота время процесса сокращается приблизительно вдвое по сравне­ нию со временем при одном вакуумировании. Параллель­ но с отделением из осадка влаги формируется корж. Влажность коржа по толщине неодинакова. Наиболее сухая часть его наблюдается на контакте с анодом, а

176

наиболее влажная — на контакте с фильтрующей тканью. Проведены также опыты с коагулированными осадками; как и следовало ожидать, эффекта электро­ обезвоживания при этом получено не было.

Поисковые исследования показали перспективность применения постоянного электрического тока совместно с

.вакуум-фильтрацией.

3. ТЕРМИЧЕСКАЯ СУШКА ОСАДКА

Полученный в результате механического обезвожива­ ния осадок содержит 20—50% воды (в зависимости от материала осадка и способа обезвоживания). Более глу­ бокое обезвоживание до 5—10% влажности может быть достигнуто термической сушкой осадков в специальных сушилках, где под воздействием горячих газов влаж­ ность осадка уменьшается до требуемых пределов.

При термической сушке влага осадков испаряется и переходит из жидкой в газообразную фазу [94]. По­ скольку испарение влаги начинается с поверхностных слоев осадка, создается разность между влажностью на поверхности и внутри слоев осадка. Этим объясняется перемещение влаги из внутренних слоев осадка к поверх­ ности до тех пор, пока в осадках останется только гигро­ скопическая влага. Продолжительность термической сушки осадков зависит от природы, свойств и структуры осадка, размера частиц; температуры, влажности и ско­ рости воздуха, входящего в сушилку и выходящего из нее; температуры газов; конструкции сушилки; требуе­ мой конечной влажности и др.

Для термической сушки осадков производственных сточных вод могут быть использованы сушильные бара­ баны, башенные распылительные сушилки и другие агре­ гаты. Сушильный барабан состоит из топки, сушильной камеры (барабана) и вентиляционного устройства. Оса­ док поступает в барабан через загрузочную камеру и удаляется через выгрузочную камеру.

В топочной.камере сжигается газ, образующиеся то­ почные газы проходят через сушилку и сушат осадок. Расход тепла на 1 кг испарившейся влаги составляет от

800 до 1500 ккал.

Подсушиваемый материал при вращении барабана передвигается вдоль него в направлении отходящих то­

ночных газов к выгрузочной камере. Барабан может за­ полняться осадком до 20% его объема. Основной величи­ ной для расчета сушилок является количество испаряе­ мой влаги в единицу времени на 1 м3 объема барабана. Это величина колеблется в больших пределах — от 2 до 150 кг/(м3-ч) в зависимости от материала осадка, темпе­ ратуры и др. Башенные распылительные сушилки широ-

ко используются в химической, пищевой, фармацевтичес­ кой и других отраслях, а тйкже при производстве обли­ цовочной и метлахской плитки.

Башенная распылительная сушилка состоит из осно­ вания, сушильной камеры, узла распыления осадка, сис­ тем теплоснабжения, узлов отсоса отработанных газов и возврата пыли, шликеропроводов и пневмотранспорта материала. Схема башенной распылительной сушилки приведена на рис. 63.

В сушильную камеру под избыточным давлением до 30 ат подается осадок, который через фосунку распыля­ ется вертикально вверх. Из топок с газовыми горелками, расположенных по периметру камеры, в сушильную ка­ меру поступают топочные газы, образованные в резуль-, тате сгорания газа. Газы с температурой 1000—1100° С омывают летящие вверх (потом вниз) распыленные ка­ пельки осадка. За это время они высушиваются до требу­ емой влажности. Сухой материал проваливается в ем­

178

кость и отвозится на склад или подается пневмотранс­ портом на технологическую переработку. После очистки отработанные газы выбрасываются в атмосферу. Уло­ вленный материал подается в камеру.

Расход тепла на 1 кг испаряющейся влаги составляет

865—1000 ккал.

4. СГУЩЕНИЕ ОСАДКА В НАПОРНЫХ ГИДРОЦИКЛОНАХ

Изменение диаметра песковой насадки почти не ска­ зывается на производительности гидроциклона. С умень­ шением диаметра песковой насадки до некоторого пре­ дела увеличивается концентрация шлама. Поэтому гид­ роциклоны можно применять для сгущения осадков. Процессы сгущения осадков (шламов) и осветления во­ ды в гидроциклонах не отличаются один от другого. Сте­ пень сгущения осадка в гидроциклоне зависит от концен­ трации взвеси в исходном осадке, сточной воде, зерни­ стости материала, диаметров гидроциклона, питающего, сливного и пескового отверстий, давления на входе, угла конусности гидроциклона.

При сгущении осадка регулировка работы гидроцик­ лона заключается в подборе соотношений диаметров сливного и пескового отверстий, подборе диаметра пита­ ющего отверстия и давления на входе. При сгущении осадка отношение диаметров пескового и сливного отвер­ стий должно быть меньше, чем при осветлении сточной воды. Чем меньше диаметр пескового отверстия, тем вы­ ше степень сгущения. С уменьшением диаметра пескового отверстия происходит увеличение разрежения в воздуш­ ном столбе. Это обусловлено увеличением концентрации взвешенных частиц в нижней зоне гидроциклона и повы­ шением сопротивления прохождению потока через песко­ вое отверстие.

Из полученных данных исследований, приведенных в главе II, п. 4, видно, что в напорных гидроциклонах мож­ но сгущать осадок. При очистке сточной воды с исходной концентрацией взвешенных веществ 50 г/л в напорных гидроциклонах можно получить шлам концентрацией по­ рядка 300 г/л, а при очистке суспензии с исходной кон­ центрацией 300 г/л можно получить шлам концентраци­ ей порядка 1000 г/л и более.

Таким образом, при последовательной очистке сточ­ ной воды и сгущении шлама в напорных гидроциклонах

с разрывом струи можно получить концентрацию шлама порядка 1000 г/л и более. Следует отметить, что при по­ следовательном осветлении суспензии на первом гидро­ циклоне в шламе будут в основном отсутствовать мелкие фракции пыли, ушедшие в слив. В эксперименте, когда суспензия и шлам искусственно приготавливались для

Рис. 64. Схема осветлении сточной воды н сгущения осадка в напорных гид­

второго гидроциклона, в них находились и мелкие фрак­ ции пыли, наиболее трудно улавливаемые. Следователь­ но, при эксперименте были более тяжелые условия рабо­ ты гидроциклонов, чем в промышленных условиях.

Шлам полученной концентрации можно подавать в аппараты обезвоживания осадка, а в некоторых случаях

180

и в технологический процесс. При этом транспорт (осад­ ка) шлама решается просто, гидроциклоны располагают выше мешалок технологического процесса или обезвожи­ вающих аппаратов и осадок поступает самотеком.

Схема осветления сточных вод оборотных систем водоснабжения мокрой очистки воздуха от пыли и сгуще­ ния осадка в напорных гидроциклонах приведена на рис. 64. При необходимости число ступеней очистки сточ­ ных вод и сгущения осадка может быть и большим.

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСАДКА

Использование осадков па основе комплексного под­ хода к их составу и свойствам является обязательным требованием при решении вопросов устройства канали­ зации заводов огнеупорной промышленности.

Большие количества осадков, к сожалению, до сих пор не используются. Содержащиеся в сточных водах ма­ териалы должны быть извлечены и использованы в тех­ нологических процессах. Сточные воды заводов огнеупор­ ной промышленности загрязнены глиной, шамотом, маг­ незитом, хромитом и другими материалами. При очистке сточных вод эти материалы улавливаются. Применяемые реагенты при очистке сточных вод (известь, сернокислый алюминий, полиакриламид) не ухудшают качество улов­ ленных материалов (осадков).

Геолого-сырьевой лабораторией Всесоюзного инсти­ тута огнеупоров проведены исследования гранулометри­ ческого и химического составов, а также огнеупорности и физико-керамических свойств осадка, полученного из ко­ агулированной (сернокислым алюминием и известью) сточной воды, загрязненной глиной и шамотом. Перед фильтрацией в осадок для увеличения его плотности был введен полиакриламид. Фильтрацию проводили на на­ порной воронке.

Согласно полученным данным исследованный осадок относится к дисперсным материалам (ГОСТ 9169-59), по содержанию А120 3 относится к основным материалам со средним содержанием красящих окислов. Содержание окислов щелочных и щелочноземельных металлов нахо­ дится в пределах, обычных для коалиновых глин. Об­ ращает на себя внимание низкая потеря при прокалива­ нии, что, по-видимому, можно объяснить наличием в про­ бе наряду с глиной шамотной пыли. Материал

181