Теплова обробка й заморожування опадів .

Ставиться до безреагентным методів кондиціонування опадів . Ефективним способом підвищення водоотдающих властивостей є обробка з використанням як високих так і низьких температур .

Вільна вода , а також структурна вода й вода змочування закипають при t=100⁰С , а замерзають при 0⁰С . Температура кипіння й замерзання капілярної вологи залежать від товщини капілярів . Ніж тонше капіляри тим вище t кипіння й нижче t заморожування.

У результаті досліджень установлено , що повне проморожування опадів дозволяє знижувати питомий опір до(116)10¹⁰ див/г з (700...850) 10¹⁰див/м. Кращі результати при повільному заморожуванні .

Осад після заморожування й відтавання збезводнюється механічним шляхом без застосування додаткових реагентів . Особливо ефективне зневоднювання на фільтрах і стрічкових фільтр- пресах .

Теплова обробка - це нагрівання опадів до t = 170 - 220 ⁰С при тиску 1,2 - 2 МПа (тиск насичених водяних пар при даній температурі ) t_{ВЫДЕРЖКИ} = 30 - 120 хвилин.

У процесі теплової обробки відбувається розпад органічних речовин , в основному білків, їхнє розчинення й перехід опадів із твердої фази в рідку. При цьому змінюється : структура опадів , їхня зольність , хімічний склад (частково) , поліпшується вологовіддача й зневоднювання .

Тепловій обробці можуть піддаватися як сирі , так і сброженные опади . У процесі теплової обробки R опадів знижується , і осад без додаткової обробки реагентами можна обезвожить на вакуум фільтрах і фільтр - пресах . Після теплової обробки обсяг осаду при ущільненні знижується в 2 - 4 рази . Зливальна вода з уплот-нителей і фільтрат містять 2000...5000 мг/л зважених речовин . У рідку фазу переходить до 80% азоту , БПК₅ - 2000...10000 мгО/л , ХПК - 5000...16000 мгО/л. Вологість збезводнених опадів р 40...75% .

СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЕПЛОВОЇ ОБРОБКИ ОСАДУ .

осадок

1

2

3

4

5

6

7

8

9

12

10

11

13

резервуар опадів ;

дробарка ;

проміжний резервуар ;

насоси високого тиску ;

трубчасті теплообмінники ;

реактор ;

котельня ;

відстійник - ущільнювач ;

резервуар ущільненого осаду ;

фільтр - преси ;

транспортер збезводненого осаду ;

відвід зливальної води й фільтрату на очищення ;

пристрій для випуску газу .

Переваги теплової обробки :

відпадає необхідність реагентной обробки ;

осад стерильний ;

низька вологість ;

не загниває .

Недоліки :

наявність великої кількості зважених речовин і високі значення ХПК і БПК иловой води й фільтрату ;

складність апаратурного оформлення ;

утворення газів і заходів ;

скорочення органічних компонентів , що знижує цінність опадів як добрива .

Збезводнений осад можна спалювати самостійно й у суміші зі сміттям або використати як добриво . Перед використанням як добрива для зниження ХПК осаду потрібно його витримка на повітрі в плині декількох тижнів .

Зневоднювання опадів фільтруванням .

Зневоднювання опадів фільтруванням - це процес відділення твердих речовин від рідини, що відбуває при різниці тисків над фільтруючим середовищем і під нею . Фільтруючим середовищем на вакуум - фільтрах і фільтр - пресах є фільтрувальна тканина й шар осаду , що налипає на тканину в процесі фільтрування . На початку циклу фільтрування відбувається через тканину , у порах якої частки осаду затримуються й створюють додатковий фільтруючий шар . У процесі фільтрування цей шар збільшується й уже є головною частиною фільтруючого середовища , а тканина виконує функцію підтримки фільтруючого шару . Т.е. при фільтруванні відбувається два процеси: протікання рідини через шар осаду й утворення шаруючи осаду (кека ) .

Ці процеси безупинно змінюються , тому що зі збільшенням товщини шаруючи кека зменшується швидкість протікання рідини (фільтра) .

У процесі досліджень виявлені наступні закономірності :

рівні обсяги фільтрату відповідають рівним масам кека на фільтрі .

питомий опір шарів кека змінюється пропорційно зміні тиску : при збільшенні тиску R кека збільшується .

Пористість стисливих матеріалів (опади стічних вод - стисливий матеріал ) змінюється зі зміною тиску . Тому для стисливих матеріалів , невелика зміна пористості , може викликати значна зміна проникності й привести до зміни швидкості фільтрування .

При фільтруванні під постійним тиском швидкість фільтрування обернено пропорційна товщині осаду (кека) .

Швидкість фільтрування залежить від концентрації твердої фази суспензій . Збільшення концентрації приводить до збільшення швидкості утворення й товщини кека на поверхні тканини , що приводить до збільшення опору й зменшенню швидкості фільтрування . Але при цьому продуктивність фільтра підвищується .

Збільшити швидкість фільтрування можна за рахунок зменшення в'язкості фільтрату , що є функцією t ⁰С (тобто підігрів суспензії ) .

Продуктивність фільтра по сухій речовині можна визначити по формулі :

L = ;

- обсяг фільтрату ;

F - площа фільтра ;

- час добору проби .

ВАКУУМ - ФІЛЬТРИ .

Вакуум - фільтри застосовуються для зневоднювання більшості видів опадів стічних вод . Фільтрування й зневоднювання здійснюються під впливом вакууму . Робочий цикл вакуум - фільтрів включає : фільтрування , зневоднювання (просушку) , видалення збезводненого осаду , регенерацію фільтрувальної тканини .

Для безперебійної роботи товщина шаруючи кека буд.б. не < 5 мм у плині 4 хвилин. Барабанні фільтри - автоматичні , безперервно діючі механізми .

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

обертовий перфорований барабан ;

корито фільтра ;

секція барабана ;

вихід трубков секцій до розподільної голівки ;

ніж для знімання кека ;

кек ;

бункер для кека ;

осад, що збезводнює ;

патрубок для відведення фільтрату ;

патрубок подачі стисненого повітря .

Барабанний вакуум - фільтр складається з горизонтально розташованого циліндричного барабана , частково (на 35 - 40% ) зануреного в корито з фильтруемой суспензією . Барабан обертається на валу , з'єднаному із приводом електродвигуна . Бічна поверхня барабана має перфоровану обичайку , розділену на ряд сит . При роботі вакуум - фільтра бічна поверхня барабана обтягається фільтрувальною тканиною . Внутрішня порожнина барабана розділена по окружності на ряд роз'єднаних одна від інший секцій , кожна з яких має свої трубки, що відводять .

При обертанні барабана фільтра частина його поверхні поринає в збезводнює осадок, що. Фільтрат під дією вакууму проходить через фільтрувальну тканину усередину секцій барабана й по патрубку приділяється в ресивер , а кек затримується на фильтроваль-ной тканини . трубки, Що Відводять, виходять до розподільної голівки барабана ( установ-ленной у порожній цапфі барабана) , що складається з рухливий 11 і нерухомої 12 шайб .

11

12

15

11

14

12

13

Отвору 15 у рухливій шайбі 11 при обертанні барабана з'єднуються з отворами 13 й 14 нерухомої шайби 12 завдяки чому секції барабана перебувають те під вакуумом, то під отдувкой . Збезводнений кек знімається в зоні отдувки ножем , падає на конвеєр і подається в спеціальний бункер , тобто за один оборот барабана відбувається автоматичне чергування процесів утворення кека , його підсушування й розвантаження .

При зневоднюванні деяких видів опадів , а особливо опадів після реагентной обробки , фільтрувальна тканина швидко заиливается . Її періодично (через кожні 8 -24 години) промивають слабким розчином кислоти (HCl ) або розчином мийних засобів .

У барабанних вакуум - фільтрах з полотном, що сходить, регенерація фільтрувальної тканини може вироблятися безупинно без вимикання вакуум - фільтра .

Ц

2

е вакуум - фільтри БсХОУ (поверхня фільтрації 5 , 10 , 20 , 40 м²) . Маса осаду заливає в корито - 10 м³ .

1

15

3

14

12

4

6

5

7

8

9

10

13

16

11

барабан фільтра ;

фільтрувальна тканина ;

поворотний ролик ;

отдувочно - розвантажувальний ролик ;

воздуховод ;

ніж ;

щітки ;

жолоб промивної води ;

12. насадки ;

натяжний ролик ;

труба із щілиною для промивання тканини ;

13.гумовані ролики для хімічної регенерації тканини ;

14.труби з отворами ;

15.ролик, що центрує ;

16.розподільна голівка фільтра .

Робота вакуум - фільтра .

У корито безупинно подається скоагулированный осад . При зануренні обертового барабана в корито осад під дією вакууму подсасывается до поверхні фильт-ровальной тканини . При виході барабана з корита осад під дією вакууму підсушується . Фільтрат під дією вакууму безупинно віддаляється в ресивер. У міру обертання барабана фільтрувальна тканина разом з осадом переходить на систему роликів (регенераційний вузол ) . Кек , що утворився на поверхні фільтрувальної тканини ,при проходженні через отдувочно - розвантажувальний ролик знімається ножем . Для полегшення зняття кека виробляється отдувка кека повітрям . Після зняття осаду фільтрувальна тканина промивається із двох сторін водою , що подається з насадок 9 й 12 . У деяких випадках передбачається додаткове очищення тканини щіткою , вращаю-щейся в напрямку протилежному напрямку обертання тканини , при одночасному додатковому промиванні тканини водою вступник із трубопроводу із щілиною . Промивна вода попадає в жолоб і приділяється в каналізацію . Очищена тканина повертається на поверхню барабана . Фильтроцикл повторюється .

СХЕМА УСТАНОВКИ БАРАБАННИХ ВАКУУМ - ФІЛЬТРІВ .

17

4

5

3

6

7

1

2

16

15

8

13

9

10

11

12

14

H

1. Резервуар ; 2. Насос ; 3. Дозатор ; 4. Подача FeCl₃ ; 5. Подача Са(ВІН)₂ ; 6.Змішувач ; 7. Вакуум - фільтр ; 8. Транспортер збезводненого осаду; 9. Ресивер ; 10. Вакуум насос ; 11. Відвід фільтрату в каналізацію ; 12. Насос відкачки фільтрату ; 13. Повітродувка ; 14. Трубопровід для спорожнювання корита фільтрату; 15. Переливна труба ; 16. Трубопровід для відведення осаду до резервуара .

СХЕМА РЕСИВЕРА .

1

2

3

4

5

7

6

H

ЛОВУШКА ( 17 ) .

надходження повітродувної суміші від вакуум - фільтра ;

приєднання до лінії вакууму ;

герметичний циліндричний резервуар ;

ємність для фільтрату , одержуваного за 30...60 секунд ;

відвід фільтрату ;

зона, що розподіляє ;

зона, що очищає .

Вибір ресивера виробляється по max витраті водоповітряної суміші , що проходить через зону, що очищає, зі швидкістю 1 м/с . Відношення площ поперечного переріза що розподіляє й очищає зон 1:4 . Припустима швидкість між перегородкою й рівнем рідини 1,5 м/с .

Типовые ресивери V = 0,4 ; 1,0 ; 1,6 ; 2,5 ; 4 м³ . D відповідно 0,7 ; 0,9 ; 1,0; 1,2 ; 1,4 м . Якщо в установці застосовують сухі вакуум насоси , то щоб рідина не потрапила в них , установлюють пастку (17) .

Н = 10^-4 - самопливом ;

Н = 10^-4 - насосом ;

- мax робочий вакуум , Па ;

- висота усмоктування насоса , м ;

- втрати напору по довжині усмоктувального трубопроводу , м.

Оптимальне значення вакууму при зневоднюванні більшості опадів міських стічних вод лежить у межах 0,027 - 0,067 Мпа (200 - 500 мм рт ст. ) залежно від типу й ступеня обробки опадів.

Вакуум - фільтрацією віддаляється в основному вільна вода осаду , швидкість виділення якої при обраному вакуумі залежить від R . Т. е. для різних опадів потрібне різний час зневоднювання (тривалість фильтроцикла ). Для барабанних вакуум - фільтрів при значенні вакууму 0,067 МПа (500 мм рт ст. ) орієнтовно тривалість ( ) фильтроцикла залежно від r10^-10 див/г .

r10^-10 ,див/г	5 - 10	10 - 20	20 - 30	30 - 40	40 - 60
, хв.	2...2,5	2,5...3	3...4	4...5,5	5,5...8