14 Ковальчук Очистка стічних вод

Рис. 14.53. Схема роботи фільтр-преса:

а) - фільтрувальна плита; б) - завантаження робочої камери осадом; в) - віджимання осаду; в - просушування; 1 - горизонтальна перегородка; 2 - верхня частина фільтрувальної плити; 3 - нижня частина фільтрувальної плити; 4 - еластична гумова діафрагма; 5 - перфорована перегородка; 6 - зневоднюваний осад; 7 - фільтруавльна тканина; 8 - подача осаду; 9 - вода під тиском; 10 - фільтрат; 11 - зневоднений осад; 12 - стиснене повітря

Продуктивність камерного фільтр-преса за сухою речовиною осаду можна визначити за формулою

основних операцій, с; τ доп - тривалість допоміжних операцій, с.

До нині не отримана аналітична залежність, яка дозволяла б розраховувати тривалість фільтрування до отримання кека певної вологості, а існуючі емпіричні залежності справедливі лише для конкретних видів осадів у певному діапазоні зміни їх властивостей. Тому продуктивність фільтр-преса в кожному конкретному випадку визначається експериментально чи орієнтовно приймається за таблицею 14.23.

551

Для забезпечення роботи фільтр-пресів потрібне реагентне господарство, насосна станція осаду, компресорна, маслонасосна установка й інше допоміжне обладнання.

Інститутом Укрводоканалпроект розроблений проект цеху для зневоднення осаду на фільтр-пресах ФПАКМ-50НП продуктивністю за сухою речовиною осаду 100 т/добу (рис. 14.54). До складу цеху входять відділення фільтр-пресування, реагентне господарство і повітродувна станція. Осад подається в корпус безпосередньо на фільтр-преси. Зневоднений осад видаляється для наступної обробки чи використання за допомогою стрічкових конвейєрів. Стиснене повітря подається на фільтр-преси компресорами, фільтрат насосами перекачується в «голову» очисних споруд. Тканина фільтр-пресів регенерується при промиванні водою і розчином соляної кислоти.

Рис. 14.54. Схема цеху механічного зневоднення осаду на фільтр-пресах:

1 - реагентне господарство; 2 - конвейєри зневодненого осаду; 3 - фільтр-преси ФПАКМ-50НП; 4 - компресори; 5 - насоси

У останні роки все більшого поширення набувають нові типи фільтрпресів, зокрема стрічкові фільтр-преси безперервної дії, які відрізняються простою конструкцією, мають низьку потужність встановленого електрообладнання, потребують мало допоміжного обладнання.

552

Рис. 14.55. Схема стрічкового фільтр-преса:

1 - зневоднюваний осад; 2 - реагенти; 3 - камера змішування; 4 - притискувальна стрічка; 5 - зневоднений осад; 6 - подача промивної води; 7 - фільтрат; 8 - фільтруюча стрічка; 9 - збірник фільтрату

На рис. 14.55 представлена принципова схема горизонтального стрічкового фільтр-преса. Він складається з двох безкінечних стрічок: нижньої горизонтальної - фільтруючої і верхньої - притискувальної, розміщеної під невеликим кутом. Фільтрування та віджимання осаду здійснюються в клиновому просторі між притискувальною і фільтруючою стрічками. Зазор між стрічками й швидкість їх переміщення регулюються. Кек зрізається ножем і скидається на транспортер. Вологість осадів, зневоднених на стрічкових фільтр-пресах, за даними фірм-виробників досягає 40-50 %. Перед надходженням на стрічковий фільтр-прес осад обробляється коагулянтами чи флокулянтами. Фільтрувальна стрічка промивається водою, яка відводиться разом із фільтратом.

*при зневодненні осаду вологістю 95-96 % продуктивність фільтр-пресів за сухою речовиною складає відповідно 300, 750, 1100 кг/год; вологість кека - 70-80 %

553

Технічна характеристика деяких горизонтальних стрічкових фільтрпресів наведена в табл. 14.26. Існують також конструкції вертикальних стрічкових фільтр-пресів.

14.6.2.3. Зневоднення осадів на центрифугах

В останнє десятиліття великого поширення набуло зневоднення осадів стічних вод на центрифугах. Перевагою цього методу є його простота, економічність і керованість. Після зневоднення на центрифугах отримують кек низької вологості. Для зневоднення осадів частіше всього використовуються осаджувальні горизонтальні шнекові центрифуги (рис. 14.56).

Рис. 14.56. Осаджувальна горизонтальна шнекова центрифуга:

1 - корпус; 2 - ротор; 3 - шнек; 4 - порожнистий вал; 5 - труба для подачі осаду; 6 - вивантаження кека; 7 - вивантаження фугату

Для зневоднення осадів у вітчизняній практиці застосовуються переважно центрифуги марки ОГШ. Основними елементами центрифуги ОГШ є циліндро-конічний ротор і порожнистий шнек-вал, які обертаються в одну сторону, але з різними швидкостями (рис. 14.57). Осад подається в ротор через подаючий отвір у валу. Частинки осаду під дією відцентрової сили відкидаються до периферії і «осаджуються» на внутрішній поверхні ротора. Частота обертання шнека на 1-2 % більша від частоти обертання ротора, в результаті чого він повільно рухається відносно ротора й переміщує осад до вивантажувальних отворів. Рідка фаза осаду (фугат) виводиться через вивантажувальні отвори з протилежної сторони ротора.

554

Центрифуги виготовляються як із неіржавної, так і з вуглецевої сталі. Для збільшення терміну експлуатації шнек зазвичай покривають карбідовольфрамовим сплавом - «бронюють». Технічна характеристика центрифуг, які серійно випускаються Сумським машинобудівним об’єднанням ім. М.В.Фрунзе, наведена у табл. 14.27. Крім наведених у таблиці освоюється також випуск центрифуг марок ОГШ-501 К-11 і ОГШ-631 К-05 продуктивністю відповідно 6-12 і 20-40 м3/год. В країнах Західної Європи широко застосовуються центрифуги марок «Гумбольт», «Флоттвег», «Центріпрес», «АльфаЛаваль» й інші.

Рис. 14.57. Схема роботи осаджувальної горизонтальної шнекової центрифуги:

1 - планетарна передача; 2 - шнек-вал; 3 - ротор; 4 - отвори для вивантаження фугату; 5 - привід ротора; 6 - подача зневоднюваного осаду; 7 - лоток для вивантаження фугату; 8 - лоток для вивантаження кека; 9 - отвори для вивантаження кека

Робота центрифуг повинна забезпечувати отримання осаду як можливо меншої вологості та фугату з найменшим вмістом сухої речовини. Ефективність центрифугування осадів залежить від ряду чинників, які можна поділити на дві групи: до першої групи відносять чинники, що залежать від конструкції та умов експлуатації центрифуги; до другої групи - чинники, що залежать від властивостей осадів і навантаження на центрифугу.

До чинників першої групи відносять: конструкцію ротора (відношення довжини до діаметра, кут похилу циліндричної частини ротора); швидкість обертання ротора; гідравлічний об’єм ротора, який залежить від відстані розвантажувальних отворів фугату від осі ротора; швидкості обер-

555

тання шнека та кроку його лопатів. Чинниками другої групи є наступні: навантаження на центрифугу за кількістю зневоднюваного осаду; розміри й густина твердих частинок осаду; концентрація зневоднюваного осаду; температура та в’язкість осаду; попереднє кондиціонування осаду (вид і доза флокулянтів). Вплив зазначених чинників на ефективність центрифугування осадів представлений у табл. 14.28.

Кількісні залежності між ефективністю центрифугування та зазначеними вище чинниками для конкретних видів осадів міських стічних вод і типів центрифуг невідомі, а теоретично отримати їх поки неможливо, тому вони встановлюються дослідним шляхом. Дослідні дані дозволяють отримати оптимальні значення чинників центрифугування, які забезпечують бажаний результат - мінімум капітальних чи експлуатаційних затрат при обмеженні певних чинників чи показників (наприклад вологість кека, вміст сухої речовини у фугаті тощо).

Таблиця 14.27

Технічна характеристика центрифуг ОГШ

Примітки: 1. Більші значення розрахункової продуктивності центрифуг приймаються при центрифугуванні активного мулу та аеробно стабілізованої суміші;

2. Продуктивність центрифуг вказана при роботі без застосування реагентів.

Розрахункова продуктивність центрифуги по вихідному осаду визначають за емпіричною формулою

де Dp і Lp - відповідно діаметр і довжина ротора центрифуги, м.

556

Таблиця 14.28

Вплив конструктивних і експлуатаційних чинників, а також властивостей зневоднюваних осадів на ефективність роботи осаджувальних центрифуг

*при зневодненні осадів із високою вологістю вологість кека може зростати

Рис. 14.58. Технологічна схема безреагентного центрифугування осадів стічних вод: 1 - зневоднюваний осад; 2 - насос; 3 - переливний трубопровід; 4 - гідроциклон; 5 - бак-розподілювач осаду; 6 - центрифуга ОГШ; 7 - горизонтально-похилий конвейєр; 8 - кек; 9 - фугат; 10 - бак фугату; 11 - подача фугату на подальшу обробку; 12 - бак піщаної пульпи; 13 - подача піщаної пульпи на піскові майданчики

557

Таблиця 14.29

Ефективність затримання сухої речовини осаду і вологість кека при безреагентному центрифугуванні осадів міських стічних вод [7]

Через випуск обмеженої кількості флокулянтів у вітчизняній практиці застосовується переважно безреагентне центрифугування осадів, технологічна схема якого наведена на рис. 14.58. При цьому доцільним є застосування центрифуг з максимальним значенням чинника розділення. Ефективність затримання сухої речовини осаду й вологість кека при цьому слід приймати за даними, наведеними в табл. 14.29. За безреагентного центрифугування центрифуги мають більшу продуктивність, але у фугат переходить велика кількість сухої речовини осаду, що зумовлює високі значення в ньому концентрацій завислих речовин, БПК і ХПК. Найбільша кількість завислих речовин міститься у фугаті при центрифугуванні активного мулу. Для подальшій обробки фугат зазвичай направляється в «голову» очисних споруд, збільшуючи тим самим навантаження на них (БПКповн фугату визначають із розрахунку - 1 г БПКповн на 1 г сухої речовини фугату). Для запобігання цьому розроблений ряд технологічних схем, які передбачають додаткову обробку фугату.

На рис. 14.59 наведена схема роздільного центрифугування сирого осаду первинних відстійників і надлишкового активного мулу. За цією схемою фугат від центрифугування сирого осаду скидається в первинні відстійники (тривалість освітлення стічних вод при цьому збільшують до 4-4,5 год), а фугат від центрифугування активного мулу використовується, як зворотний мул в аеротенках. При цьому з схеми очисних споруд виключаються мулозгущувачі.

Розроблена також комбінована схема центрифугування сирого осаду первинних відстійників із наступною аеробною стабілізацією фугату в суміші з неущільненим надлишковим активним мулом і центрифугуванням ущільненої збродженої суміші (рис. 14.60). За цією схемою тривалість аеробної стабі-

558

лізації складає 6-8 діб, тривалість ущільнення збродженої суміші - 6-8 год, а вологість ущільненого осаду - 97,5 %.

Рис. 14.59. Схема роздільного центрифугування сирого осаду й активного мулу:

1 - первинний відстійник; 2 - аеротенк; 3 - вторинний відстійник; 4 - центрифуги; 5 - зво-ротний активний мул; 6 - надлишковий активний мул; 7 - кек; 8 - фугат; 9 - суміш фугату й зворотного активного мулу

Рис. 14.60. Комбінована схема центрифугування осадів стічних вод:

1 - первинний відстійник; 2 - аеротенк; 3 - вторинний відстійник; 4 - центрифуги; 5 - сирий осад первинних відстійників; 6 - фугат; 7 - зворотний активний мул; 8 - надлишковий активний мул; 9 - кек; 10 - аеробний стабілізатор; 11 - мулозгущувач; 12 - мулова вода; 13 - ущільнений стабілізований мул

559

Таблиця 14.30

Зневоднення осадів міських стічних вод центрифугуванням з флокулянтами «Зетаг» і «Престол» [25]

За третьою схемою здійснюється центрифугування збродженого осаду з наступним зневодненням фугату на мулових майданчиках із дренажем. Навантаження на мулові майданчики при цьому збільшується в 2-3 рази.

За попереднього кондиціонування осадів флокулянтами катіонного типу (доза 0,1-0,5 % маси сухої речовини), ефективність центрифугування значно збільшується (табл. 14.30). Флокулянти вводяться в всмоктувальну чи напірну лінію насоса-дозатора або безпосередньо в центрифугу. При роботі з флокулянтами доцільно застосовувати центрифуги, які працюють при значеннях чинника розділення 400-800, оскільки збільшення швидкості обертання ротора призводить до руйнування флокул і погіршання ефективності розділення. Продуктивність центрифуг, які працюють з флокулянтами, зменшується в два рази у порівнянні з наведеною в табл. 14.29, ефективність затримання сухої речовини осаду збільшується до 90-95 %, а вологість кека складає 65-80 %. Вирішальний вплив на вологість кека має вміст у зневоднюваному осаді колоїдних частинок активного мулу, при збільшенні якого вологість кека зростає.

560