14 Ковальчук Очистка стічних вод

Вакуум-фільтрування полягає у видаленні води із щільного шару осаду, розміщеного на тканині, під дією вакууму, який створюється зі сторони тканини; під час фільтр-пресування відділення води відбувається під дією надлишкового тиску, що створюється зі сторони осаду (рис. 14.45).

Рис. 14.45. Схема процесів зневоднення осаду вакуум-фільтруванням (а) і фільтр-пресуванням (б):

1 - сітка; 2 - фільтрувальна тканина; 3 - зневоднюваний осад; 4 - вакуум; 5 - тиск; 6 - фільтрат

Центрифугування - це процес розділу неоднорідних систем, зокрема емульсій і суспензій, під дією відцентрових сил, які виникають у роторі, що обертається.

При обертовому русі виникає відцентрове прискорення

Чинник розділення - це безрозмірна величина, яка показує, у скільки разів відцентрове прискорення перевищує прискорення вільного падіння.

За значенням чинника розділення розрізняють нормальні центрифуги ( Kp < 3500) і надцентрифуги ( Kp > 3500). Для зневоднення осадів стічних

вод використовуються нормальні осаджувальні центрифуги безперервної дії. У таких центрифугах осад, який подається безперервно, під дією відцентрових сил притискується до внутрішньої поверхні суцільного ротора. Тверді частинки, які мають більшу густину, осаджуються в об’ємі суспензії і концентруються на стінках ротора, витисняючи воду у простір, розміщений ближче до центру обертання (рис. 14.46). Це дає можливість розділити осад на фракції: тверду - кек і рідку - фугат.

541

Рис. 14.46. Схема процесу зневоднення осаду центрифугуванням

Після механічного зневоднення осади мають вологість від 60 до 80 %, що суттєво зменшує їх об’єм і масу.

14.6.2.1. Зневоднення осадів на барабанних вакуум-фільтрах

Вакуум-фільтри знайшли найбільше поширення у порівнянні з іншими апаратами для механічного зневоднення осадів стічних вод. Вони дозволяють зневоднювати будь-які кондиціоновані осади. Розрізняють звичайні барабанні, барабанні із сходячим полотном, стрічкові й дискові вакуумфільтри (останні використовуються досить рідко).

Барабанний вакуум-фільтр - це горизонтально розміщений барабан, який має дві стінки: внутрішню - суцільну і зовнішню - перфоровану, обтягнуту фільтрувальною тканиною із синтетичних волокон - капрону, хлорину, нітрону чи лавсану (рис. 14.47). Простір між стінками барабана розділений радіальними суцільними перегородками на 16-32 секції, які не сполучаються між собою. Кожна секція має свій відвідний колектор, який разом із колекторами з інших секцій виводиться у рухому головку. Вона притиснута до нерухомої головки, до якої підведені два трубопроводи - від вакуум-насоса та від компресора. Барабан вакуум-фільтра приблизно на 1/3 діаметра занурений в корито з осадом і повільно обертається.

Після занурення в осад, кожна секція барабана через свій колектор, рухому і нерухому головки виявляється підключеною до вакуумної лінії. Під дією вакууму відбувається фільтрування осаду через тканину, а фільтрат відводиться по колектору. Після виходу секції з осаду починається підсушування кека, що налипнув на тканину. Повітря, яке проходить через шар кека разом із водою, відводиться по вакуумній лінії. Перед зніманням кека ножем секція підключається до напірної лінії від компресора. Стиснене повітря сприяє відділенню кека від фільтрувальної тканини. Таким чином, робочий цикл ваку- ум-фільтра включає наступні послідовні операції: фільтрування; зневоднювання (просушування); видалення кека.

542

Рис. 14.47. Схема барабанного вакуум-фільтра:

1 - корито з осадом; 2 - рівень осаду в користі; 3 - внутрішня суцільна стінка; 4 - секції барабана; 5 - фільтрувальна тканина; 6 - радіальні суцільні перегородки; 7 - зовнішня перфорована стінка; 8 - колектори; 9 - шар зневоднюваного осаду; 10 - ніж для зрізання кека; 11 - кек; 12 - внутрішня рухома головка; 13 - зовнішня нерухома головка; 14 - проріз; 15 - вакуумна ліня; 16 - лінія стисненого повітря; В - вакуум; Т - тиск; М - «мертва зона»

543

ки основних типів барабанних вакуум-фільтрів, які серійно випускаються промисловістю, наведені в табл. 14.22.

Раціональний режим експлуатації вакуум-фільтрів встановлюється за умови отримання максимальної продуктивності за зневоднюваним осадом, що вимірюється у кг сухої речовини осаду на 1 м2 площі фільтра за 1 год.

544

На ефективність процесу зневоднення впливають питомий опір фільтрації, концентрація й крупність частинок твердої фази осаду, величина вакууму, швидкість обертання барабана, тривалість фільтроциклу й інші чинники. За вакууму 0,067 МПа (500 мм рт.ст.) орієнтовну тривалість фільтроциклу барабанних вакуум-фільтрів можна визначити за питомим опором фільтрації зкоагульованого осаду [3]:

Сирі осади зневоднюються на вакуум-фільтрах більш ефективно, з більшою продуктивністю і з меншими витратами реагентів, ніж зброджені

(табл. 14.23).

545

Таблиця 14.23

Продуктивність вакуум-фільтрів і фільтр-пресів при зневодненні осадів міських стічних вод [7]

Схема встановлення барабанного вакуум-фільтра та допоміжного обладнання (вакуум-насосів, повітродувок, ресиверів тощо) наведена на рис. 14.49. Осад подається на вакуум-фільтр через дозатор; фільтрат і повітря із вакуум-фільтра надходять у ресивер, де розділяються. Оскільки фільтрат містить деяку кількість непрореагованих коагулянтів, то із ресивера він перекачується на споруди для промивання й ущільнення осаду. Для створення вакууму і тиску використовуються вакуум-насоси марки ВВН.

При вакуум-фільтруванні осадів вакуум повинен складати 40-65 кПа (300-500 мм рт. ст.), а тиск стисненого повітря - 20-30 кПа. Продуктивність вакуум-насосів визначають з умови забезпечення витрати повітря 0,5 м3/хв на 1 м2 площі фільтра, а повітродувок - 0,1 м3/хв на 1 м2 площі фільтра.

Таблиця 14.24

Кількість резервного обладнання цехів механічного зневоднення осаду

546

Рис. 14.49. Схема встановлення барабанного вакуум-фільтра:

1 - насос для подачі осаду; 2 - резервуар для осаду; 3 - змішувач; 4 - барабанний ваку- ум-фільтр; 5 - ресивер; 6 - повітродувка; 7 - вакуум-насос; 8 - насос для відкачування фільтрату; 9 - резервуар

Крім робочих передбачається також встановлення резервних вакуумфільтрів, кількість яких визначається за табл. 14.24.

Розроблені типові проекти корпусів механічного зневоднення осадів на вакуум-фільтрах (табл. 14.25), схема одного з них, продуктивністю за сухою речовиною осаду 18 т/добу, наведена на рис. 14.50.

Таблиця 14.25

Основні параметри типових проектів корпусів механічного зневоднення осадів на барабанних вакуум-фільтрах

547

Рис. 14.50. Схема корпусу механічного зневоднення осаду на вакуум-фільтрах:

1 - насос НП-1М; 2 - насос ВКС-1/16; 4 - перемішувачі; 5 - резервуари 30 %-го і 10 %- го вапняного молока; 6 - баки 30 %-го розчину інгібованої соляної кислоти; 7 - баки 45 %-го розчину хлорного заліза; 8 - бак 10 %-го розчину інгібованої соляної кислоти; 9 - венткамера; 10 - ресивери об’ємом 1 м3; 11 - гідрозатвор; 12 - конвейєр стрічковий похило-горизонтальний; 13 - транспортна галерея; 14 - вакум-насоси ВВН-12; 15 - машинний зал; 16 - вакуум-фільтри БСХОУ-10-2,6; 17 - конвейєр стрічковий горизонтальний; 18 - вимірювач витрати осаду; 19 - операторська; 20 - кран підвісний ручний

Для зневоднення осадів виробничих стічних вод, крім найбільш поширених - барабанних, застосовуються і стрічкові вакуум-фільтри. Такий ва- кум-фільтр має безкінечну гумово-тканинну фільтрувальну стрічку, що натягнута на двох барабанах і рухається по фільтрувальному столу (рис. 14.51). Щілинний отвір, розміщений посеред стола, сполучається з вакуум-камерою. Стрічка має поперечне рифлення, повздовжні наскрізні прорізи й протягується по столі так, що її повздовжні прорізи співпадають з щілинним отвором столу. Фільтрувальна тканина вкладається на стрічку й закріплюється в пазах гумовим шнурком. Через прорізи в стрічці і отвори в столі фільтрат надходить у вакуум-камеру і далі у збірний колектор.

Стрічкові вакуум-фільтри площею фільтрувальної поверхні 1,6-10 м2 випускаються Бердичівським заводом «Прогрес». До недоліків стрічкових

548

вакуум-фільтрів слід віднести їх великі габарити та малий перепад тиску при фільтруванні.

Рис. 14.51. Стрічковий вакуум-фільтр:

1 - фільтрувальна тканина; 2 - направляючі для фільтрувальної тканини; 3 - барабан; 4 - лоток для подачі осаду; 5 - фільтрувальний стіл; 6 - прорізи; 7 - збірний колектор фільтрату; 8 - поперечний жолоб для відводу фільтрату; 9 - повздовжній проріз; 10 - направляючі для стрічки; 11 - гумовий шнурок

14.6.2.2. Зневоднення осадів на фільтр-пресах

За інших рівних умов фільтр-преси, у порівнянні з вакуум-фільтрами, мають меншу продуктивність, однак забезпечують отримання кека з найнижчою вологістю і тому застосовуються, коли умови утилізації потребують максимального зневоднення осадів, а також для зневоднення важкофільтрованих осадів з питомим опором фільтрації до (60-130).1010 см/г. Фільтр-преси мають меншу енергоємність у порівнянні з вакуум-фільтрами і центрифугами, а сучасні їх конструкції забезпечують роботу в автоматичному режимі.

За конструктивним оформленням фільтр-преси поділяють на два класи: горизонтальні й вертикальні. У залежності від конструкції фільтрувальних камер розрізняють горизонтальні, рамні, камерні та діафрагмові фільтрпреси.

Розглянемо принцип дії модернізованого вертикального автоматичного камерного фільтр-преса серії ФПАКМ. Фільтр-преси цієї серії з поверхнею фільтрування 2,5, 5, 12,5, 25 і 50 м2 виготовляються в Україні заводом «Прогрес» (м. Бердичів).

Фільтр-прес ФПАКМ складається з набору горизонтальних прямокутних плит: верхньої - опірної, середніх - фільтрувальних, і нижньої - притискувальної. Між плитами зигзагоподібно протягнута безкінечна стрічка з фільтрувальної тканини, що промивається й очищається в камері регенерації (рис. 14.52). За рахунок переміщення притискувальної плити, що приводиться в дію механізмом гідрозатискування, фільтрувальні плити можуть переміща-

549

тись вгору (закривання фільтра) чи вниз (відкривання фільтра) по чотирьох направляючих. Фільтр має підвідний колектор для подачі осаду та стисненого повітря, відвідний колектор для видалення фільтрату й колектор для подачі води під тиском для віджимання осаду.

Робочий тиск фільтрування на фільтр-пресах ФПАКМ складає 0,6- 1,2 МПа. Витрату стисненого повітря (тиск 0,6 МПа) на просушування осаду і витрату промивної води (тиск 0,3 МПа) приймають в розрахунку на 1 м2 фільтрувальної поверхні - відповідно 0,2 м3/хв і 4 л/хв.

Рис. 14.52. Схема фільтр-преса:

1 - механізм гідрозатискування; 2 - рама; 3 - опорна плита; 4 - бункер для осаду; 5 - камера регенерації; 6 - привід пересування фільтрувальної тканини; 7 - ролик регулювання натягу фільтрувальної тканини; 8 - фільтрувальна тканина; 9 - направляюча; 10 - ролик тканини; 11 - ролик верхній; 12 - натяжний пристрій; 13 - колектори; 14 - плита верхня опорна; 15 - колектор тиску; 16 - плита фільтруюча; 17 - плита притискувальна

550