Зневоднювання опадів фільтруванням

 

Зневоднювання опадів фільтруванням - це процес відділення твердих речовин від рідини, що відбуває при різниці тисків над фільтруючім середовищем і під нею. Фільтруючім середовищем на вакуум - фільтрах і фільтр - пресах є фільтрувальна тканина і шар осаду, що налипає на тканину в процесі фільтрування. На початку циклу фільтрування відбувається через тканину, у порах якої частки осаду затримуються і створюють додатковий фільтруючий шар. У процесі фільтрування цей шар збільшується і вже є головною частиною фільтруючого середовища, а тканина виконує функцію підтримки фільтруючого шару. Тобто 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).

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

яких має свої трубки, що відводять.

Фільтр - пресування осадів. Перед зневоднюванням на фільтр - пресах в осад міських стічних вод уводиться флокулянт катіонного типу від 1 до 10 кг / т сухої речовини в залежності від флокулянта і властивостей осаду. Установка по зневоднюванню включає фільтр - прес, склад для збереження флокулянта, резервуари для його розчинення, насоси - дозатори осаду і флокулянта, транспортні системи, вузол видачі осаду (збезводненого).

Зневоднювання на фільтр - пресах дозволяє одержати кек вологістю 70 - 75 %, концентрація зважених речовин у фільтраті 1000 1300 мг/л.

Існують різні конструкції фільтр - пресів.

У нашій країні випускаються стрічкові фільтр-преси ФПЛ 1-5 із шириною стрічки 0,75 м і Лпр 10-1,2Р-001, стрічка - 1,5 м, автоматизовані камерні фільтр - преси ФПАКМ (з горизонтально розташованими фільтрувальними плитами) і ФПАВ - з вертикальними.

Коагуляція опадів FeCl₃ міських стічних вод підвищує показник стискальності, а коагуляція FeCl₃ із СаО - знижує.

Крім зниження показника стискальності осідання повинне бути знижене питомий опір.

Камерні фільтр - преси доцільно застосовувати при попередній тепловій обробці осадів, чи коли збезводнені осади підлягають спалюванню (у цьому випадку золу можна використовувати в якості присадових матеріалів).

 

Центрифугування. Центрифуги бувають осаджувальні і фільтруючі, періодична і безупинна дії.

Для зневоднювання опадів найбільше застосування одержали безупинно діючі,, осаджувальні горизонтальні центрифуги зі шнековим вивантаженням осаду (ОГШ). Тверді частки, що мають щільність більшу, ніж щільність рідкої фази, під дією відцентрової сили відкладаються на внутрішній поверхні суцмульного ротора і віддаляються шнеком, а рідка фаза у виді кільцевого шару розташовується поблизу осі обертання ротора і безупинно виводиться з центрифуги.

Осади для станцій продуктивністю до 70 100 тис. м³/доба можна збезводнювати без застосування хімічних реагентів. Вологість кека 50 - 80%. Винос зважених речовин з фугатом досягає 35-60% кількість сухої речовини осаду..

При застосуванні центрифугування осадів зі скиданням фугата в головні спорудження необхідно враховувати збільшення навантаження на очисні спорудження на 20...35%, а також збільшення кількості осаду первинних відстійників і надлишкового активного мулу

Для підвищення ефективності затримки сухої речовини, осади обробляють хімічними реагентами. Використання солей заліза, алюмінію й ін. мінеральних реагентів не дає істотного збільшення ефективності затримки сухої речовини тому що пластивці в порожнині центрифуги руйнуються під дією відцентрової сили. Уведення вапна й ін. присадових матеріалів підвищує ефективність, однак збільшується образивність осадів і відбувається швидкий знос шнеків центрифуг.

Найбільш ефективними для обробки опадів при центрифугуванні є флокулянти. Обробка осаду флокулянтами катіонного типу дозволяє підвищити ефективність затримки сухої речовини до 95...99% (мінеральними реагентами - 70...80%).

Знешкодження осадів. В осадах знаходяться практично всі збудники хвороб людини і тварин (бактерії, віруси, яйця гельмінтів).

У 1 мол міських стічних вод > 1 млрд. Різних бактерій. Тому що основні забруднення випадають в осад, то він має цю цифру значно вище. Число яєць гельмінтів у 1кг осаду з 1-х відстійників, активного мулу і суміші, яка піддається збродінню у мезофільних умовах, досягає декількох сотень. У механічно збезводнених осадах число яєць гельмінтів зростає і досягає декількох тисяч на 1 кг осаду. Потрапляючи у водойму, а також при підсушуванні на мулових площадках не знешкодженого осаду частина яєць гельмінтів гине, а частина може зберігатися тривалий час, або розвиватися до личинок. На мулових площадках личинки зберігають життєздатність до 5 років і більш.

Для знезаражування опадів можуть застосовуватися: термічні методи (сушіння, прогрівання, спалювання), біотермічні (компостування), хімічні (хімічними речовинами), біологічні (знищення найпростішими, грибками, рослинами ґрунту), фізичні впливи (радіація, струми високої частоти, ультразвукові коливання, ультрафіолетове випромінювання і т.д.).

Установлено, що яйця гельмінтів гинуть у процесі нагрівання: при t=50⁰С в плині 2 годин, при 60⁰С в плині декількох хвилин, а при 70⁰С в плині декількох секунд.

У відповідності зі БНіП, апарати для термічної обробки повинні забезпечити прогрів усієї маси осаду до t не < 60⁰С. Більш високі температури дозволяють знищити в осадах не тільки яйця і патогенні мікроорганізми, але і віруси.

Нагрівання осадів до t = 60⁰С може здійснюватися в теплообмінниках, у спорудженнях типу метантенків, у пастеризаторах, нагрівачах із зустрічними струменями, уведенням гострої пари в трубопровід для подачі опадів.

Найбільш ефективними апаратами для нагрівання рідких осадів є апарати з використанням безпосереднього контакту теплоносіїв з осадами, зокрема нагрівачів із зустрічними струменями, що забезпечують барботажний нагрів осадів. У процесі такого нагрівання відбувається гарне перемішування (краще механічного), при цьому t по всьому обсязі вирівнюється.

 

Термічне сушіння осадів призначене для знезаражування і зниження маси й обсягу опадів, попередньо збезводнених на вакуум - фільтрах, фільтр – пресах чи центрифугах і дозволяє використовувати осад у народному господарстві.

Осад після термічного сушіння являє собою незагниваючий, вільний від гельмінтів і патогенних мікроорганізмів сипучий матеріал вологістю 20...50%.

Висушені осади не мають адгезію і тому їх легко транспортувати.

Термічне сушіння осадів виробляється на сушильних установках, що складаються із сушильного апарата (сушарки) і допоміжного устаткування (топки, підігрівники - теплообмінники, живильники, циклони, скрубери, дутьеві пристрою, конвеєри, бункери).Найбільш розповсюджений спосіб - конвективне сушіння. Як сушильного агента може використовуватися, перегрітий пара, гаряче повітря, топкові гази.

Спалювання - процес окислювання органічної частини опадів при підвищеній температурі до нетоксичних газів (СО₂, водяного пара; N₂) і виділення мінеральної частини у виді чи розплаву сухого порошку (золи). Осади міських стічних вод доцільно спалювати після їхнього механічного чи зневоднювання термічного сушіння, якщо немає можливості їх утилізації в с/господарстві. Для спалювання осадів застосовуються (за рубежем) багаторазові печі, печі з киплячим шаром інертного носія, барабанні печі.

Знезаражування осадів.

 

Хімічне знезаражування може здійснюватися як для рідких так і для збезводнених опадів.

Загибель яєць гельмінтів відбувається при введенні в осади негашеного вапна, при цьому за рахунок гасіння сповісти відбувається підвищення температури осадів.

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ + 65 Кдж.

Спосіб знезаражування опадів негашеного вапна застосовується у Фінляндії, Німеччині, Швеції, США й ін. країнах.

При знезаражуванні невеликої кількості осадів може застосовуватися хлорне вапно, спирт, хлороформ, ефір, фенол і ін. речовини розчинюючі липоидну оболонку яєць гельмінтів. Однак - це дорого. Останнім часом знайшли застосування такі речовини як аміак (аміачна вода), формальдегід і ін.

Можна для знезаражування осадів використовувати тиазон (використовується для боротьби з нематодой).

Застосування вапна, аміаку, тиазона, формальдегіду із сечовиною дозволяють використовувати подвійну їхню дію на осади і ґрунт. Однак тиазон, формальдегід і особливо аміак токсичні, крім той аміак вибухонебезпечний. Доза внесення осадів оброблених хімічними речовинами повинна встановлюватися з урахуванням їх впливу на навколишнє середовище.

Радіаційний спосіб знезаражування осадів. Це спосіб дегельмінтизації осадів з використанням інфрачервоного випромінювання. При цьому способі передача теплоти всередину матеріалу виробляється шляхом теплопровідності. Інфрачервоні промені, проникаючи в матеріал, перетворюються усередині його в теплову енергію.

Компостування - це біотермічний процес розкладання органічних речовин осадів, здійснюваний під дією аеробних мікроорганізмів з метою знезаражування, стабілізації і підготовки осадів до утилізації як добрива. Аеробний процес розкладання органічної речовини супроводжується виділенням теплоти.

Найбільш простий метод - польове компостування (давно використовується в сільському господарстві).

У результаті компостування гинуть хвороботворні мікроорганізми, яйця гельмінтів, личинки мух. Метод найбільш ефективний при компостуванні сирих осадів. Однак він застосовується й у комбінації з анаеробним збродінням у мезофільних умовах. Процес ефективний при вологості осадів до 60%, тому компостуванню доцільно піддавати механічно збезводнені чи підсушені на мулових площадках осади.

Для створення пористої структури й оптимального співвідношення С: N₂ = (20...30: 1) компостування здійснюється в суміші з наповнювачем (деревна кора, солома, листи, обпилювання, торф, сухий осад...). У процесі компостування t підвищується до 50...80⁰ С, тому відбувається знезаражування осадів і скорочення маси. Кількість зменшується на 25...40% і більш.

Процес йде в 2 фази:

1 фаза - 1-3 тижня - інтенсивний розвиток і розмноження мікроорганізмів, t підвищується до 50...80⁰С.

2 фаза - фаза дозрівання компосту (від 2-х тижнів до 3...6 місяців) t 40⁰С и менш.

Великий інтерес представляє застосовувана в ряді країн технологія розведення хробаків на відходах - вермикомпостування. Ця технологія заснована на здатності хробаків заковтувати й у процесі своєї життєдіяльності переробляти велику кількість органічних залишків з відходів.