31. Обезвоживание осадка.

1. Сушка осадков на иловых площадках

Для обезвоживания осадков могут быть использованы процессы сушки осадков как на иловых площадках, так и при повышенных температурах (термическая сушка), а также фильтрование и центрифугирование.

На иловых площадках или в иловых прудах сушат сброженные в метатенках осадки. Различают следующие типы иловых площадок: на естественном основании без дренажа и с дренажем, на искусственном дренирующем и асфальтобетонном основаниях, каскадные иловыё площадки с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды, площадки-уплотнители, площадки с механическим основанием.

В практике очистки сточных вод часто используют песчаные иловые площадки, слой песка которых является первичным дренирующим материалом и опорой для образующегося кека.

Обезвоживание осадков на иловых площадках осуществляется за счет протекания следующих процессов: уплотнения и удаления жидкой фазы через слой осадка и ее удаления с помощью дренажа, испарения жидкости со свободной поверхности осадка. Дренажная система традиционных (песчаных) иловых площадок обычно включает: верхний слой песка высотой 15 – 23 см, с эффективным диаметром от 0,3 до 1,2 мм; слой гравия высотой 20 – 46 см, с размером зерен от 0,3 до 2,3 см. Дренажные трубы изготавливают из керамики или пластмассы, причем срок эксплуатации последних обычно более длителен. Иловые площадки часто покрывают стеклом, что существенно улучшает их работу, особенно в условиях холодного и влажного климата. Устройство стеклянного покрытия позволяет снизить площадь, необходимую для сушки осадков, приблизительно на 1/3. Длительность сушки на открытых иловых площадках изменяется в зависимости от климатических условий, типа осадка, от того, подвергался ли осадок кондиционированию и др. Например, на иловых площадках на естественном основании каскадного типа с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды на Курьяновской станции аэрации (Москва) осадок подсыхает до влажности 75 – 80 % в течение 3 – 6 лет.

Для интенсификации работы иловых площадок проводят предварительную промывку труднофильтрующихся осадков очищенной сточной жидкостью, коагуляцию осадков химическими реагентами, а также замораживание и последующее оттаивание осадков.

2. Фильтрование

Для обезвоживания осадков могут быть использованы следующие устройства: вакуум-фильтры, листовые фильтры, фильтр-прессы, гравитационные и вибрационные фильтры. Эффективность обезвоживания на указанных фильтрах, которая определяется количеством удаленной из осадков связанной воды представлена ниже (причем общее количество связанной воды, содержащееся в осадке до его обезвоживания, принято за 100%):

вакуум-филыры .................................................................80 %

листовые фильтры .............................................................90 %

фильтр-прессы ...................................................................98 %

гравитационные и вибрационные фильтры 60 – 70 %

Рассмотрим особенности применения наиболее распространенных фильтров для обезвоживания осадков. Вакуум-фильтры могут быть использованы для обезвоживания практически любых видов осадков. Для этой цели используют барабанные, дисковые и ленточные вакуум-фильтры.

Данный фильтр представляет собой установку непрерывного действия. Барабанный вакуум-фильтр состоит из горизонтального цилиндрического перфорированного барабана, обтянутого снаружи фильтровальной тканью. Барабан вращается вокруг своей оси и приблизительно на 0,3 – 0,4 своей поверхности погружен в суспензию (обрабатываемый осадок), находящуюся в резервуаре. Поверхность фильтрования барабана разделена по его образующим на ряд прямоугольных ячеек (обычно 16 – 32), изолированных одна от другой. Ячейки при движении по окружности присоединяются в определенной последовательности к источникам вакуума и сжатого воздуха.

Каждая ячейка соединяется трубкой с различными полостями неподвижной части распределительного устройства и при вращении барабана проходит последовательно зоны фильтрования (I), просушки (II), промывки и просушки (III), отдувки (удаления осадка) (IV) и регенерации ткани (V).

В зоне фильтрования осадок фильтруется под действием вакуума, а фильтрат отводится в специальный сборник. На поверхности ячейки образуется осадок. В следующих зонах происходит промывка и просушка осадка, а в зоне отдувки осадок под действием сжатого воздуха разрыхляется и отделяется от фильтровальной ткани, после чего он скользит по поверхности ножа и поступает на дальнейшую обработку. В зоне регенерации ткань продувается сжатым воздухом в направлении, противоположном направлению движения фильтрата сквозь ткань.

Для обработки осадков сточных вод металлургических предприятий, а также предприятий угольной промышленности используют дисковые вакуум-фильтры, которые состоят из нескольких вертикальных дисков, насаженных по центру на полый горизонтальный вращающийся вал на некотором расстоянии один от другого. Каждый диск имеет с обеих сторон рифленую поверхность и с обеих сторон покрыт фильтровальной тканью. Под дисками находится резервуар с разделяемой суспензией, в которую погружены диски. Фильтрат отводят через полый вал. Обычно общая поверхность фильтрования составляет 9 – 100 м2, а количество дисков изменяется от 2 до 12. Дисковые вакуум-фильтры занимают меньшую площадь, чем барабанные.

Для обезвоживания быстрорасслаивающихся осадков, преимущественно минерального происхождения, используют ленточный вакуум-фильтр.

Фильтр работает следующим образом. Опорная резиновая лента 1 с прорезями и бортами перемещается по замкнутому пути при помощи приводного 2 и натяжного 3 барабанов. Фильтровальная ткань в виде бесконечной ленты 4 прижимается к опорной резиновой ленте при натяжении роликами 5. Суспензия (обезвоживаемый осадок) поступает на фильтровальную ткань из лотка 6. В конструкции фильтра предусмотрена возможность промывки образовавшегося осадка, для чего используют форсунки 7, из которых подается промывная жидкость. Фильтрат под вакуумом отсасывается в камеры 8 и через коллектор 9 отводится в сборник. Промывная жидкость также под вакуумом отсасывается в камеры 10 и через коллектор 11 поступает в другой сборник. На приводном барабане фильтровальная ткань отходит от резиновой ленты и огибает ролик 12, при этом осадок отделяется от ткани и падает в бункер 13.

Отечественные ленточные фильтры, используемые для обработки осадков сточных вод, имеют площадь поверхности фильтрования 1,6 – 10 м2.

Для обезвоживания различных осадков могут быть также использованы листовые фильтры. Рассмотрим в качестве примера конструкцию фильтра типа ЛВАв (листовой вертикальный автоматизированный с вибровыгрузкой осадка

Фильтр состоит из цилиндрического герметичного корпуса с поворотной заслонкой. Внутри корпуса расположены фильтровальные элементы (фильтровальные листы), представляющие собой плоские стальные коробки, обтянутые фильтровальной тканью с перфорированными боковыми поверхностями. Каждый лист снабжен трубкой для отвода фильтрата в коллектор.

Осадок подается на фильтр центробежным насосом. Подача осадка на фильтр прекращается после образования на фильтрующей поверхности определенного слоя. После этого в фильтр подается сжатый воздух или пар. Одновременно из фильтра удаляется избыток не фильтрованного осадка. Обезвоженный осадок снимается с фильтровальной ткани после отдувки воздухом или паром.

Листовые фильтры обладают высокой производительностью, достаточно компактны и позволяют автоматизировать процесс фильтрования.

Для обезвоживания осадков производственных сточных вод достаточно часто применяют фильтр-прессы. Различают рамные, с горизонтальными камерами, автоматизированные (типа ФПАКМ), ленточные, барабанные и шнековые фильтр-прессы.

К роме рассмотренных фильтров, для обезвоживания осадков сточных вод могут быть использованы гравитационные и вибрационные фильтры.