Теплова обробка й заморожування опадів

Підготовка опадів до механічного зневоднювання.

Основним прийомом підготовки опадів до механічного зневоднювання є введення електролітів (коагуляція). При цьому велике значення має:

· правильне визначення дози реагенту;

· способу готування;

· способу введення реагенту в осад;

· способу змішання реагенту з осадом;

· Як хімічні реагенти для коагуляції застосовують:

· хлорне залізо (FeCl₃);

· сірчанокисле окісне залізо Fe₂(SO₄)₃;

· хлорований залізний купорос;

· хлоргидрид алюмінію й ін.

Залежно від властивостей осаду й типу реагенту доза реагенту становить 0,5...20% маси сухої речовини осаду.

Ефективність коагулянту визначається:

величиною заряду часток осаду (- потенціал);

концентрацією реагенту;

хімічними реакціями, що відбуваються при введенні реагенту;

значенням рн середовища;

ступенем перемішування й часом контакту з осадом;

агрегативной стійкістю пластівців і т.д.

Найбільш ефективним із застосовуваних реагентів є FeCl₃.

Доза реагенту залежить: від лужності води (Щ), від питомого опору вологовіддачі (R), тому для сирих опадів доза реагентів нижче, ніж для сброженных, для зниження дози реагентів для сброженных опадів їх промивають. Промивання роблять очищеною стічною рідиною або технічною водою. Витрата промивної води 1...5 м³ на 1м³ осаду, t ущільнення після промивання 5...20 часов. t промивання 15 - 20 хвилин в окремому резервуарі з одночасною продувкою повітрям (0,5 м³/м³ осаду, що промиває, і води). У процесі промивання винос зважених речовин становить від 1 до 4 г/л, що приводить до збільшення навантаження на о.с. З метою зменшення виносу зважених речовин промивання варто здійснювати 0,1 % розчином FeCl.

Для промивання опадів малоконцентрированным розчином реагенту можуть застосовуватися вертикальні, радіальні або горизонтальні відстійники.

Для коагуляції опадів потрібні більші дози хлорного заліза. З метою зниження витрати реагенту застосовується сполучення FeCl₃ і СаО. Вапно зменшує кількість реагенту, запобігає загниваемость осаду, і виконує роль присадочного матеріалу.

Коагуляція сирих опадів FeCl₃ у сполученні із СаО дозволяє скоротити витрату FeCl₃ в 2...2,5 рази. Особливо сприятливо позначається застосування СаО при обробці сброженных опадів. Спочатку в осад уводиться FeCl₃, а потім СаО (у противному випадку витрата FeCl₃ збільшується в 1,3...1,5 рази).

Для визначення орієнтовної дози коагулянту при підготовці осаду до зневоднювання можна скористатися емпіричною формулою.

D = , %

D - доза коагулянту в % від маси сухої речовини осаду;

- коефіцієнт, що залежить від виду й хімічного складу

застосовуваного коагулянту й від типу осаду;

R = r10^-10 - питомий опір осаду див/г;

p_И- вологість осаду, %;

С - концентрація сухої речовини осаду, %;

Щ- лужність осаду, мг/л;

= 0,25 - коагуляція сброженных опадів FeCl₃ й FeCl₃+ Ca;

= 0,3 - для сирого осаду й надлишкового активного мулу FeCl₃+ Ca.

Поліпшення зневоднювання досягається введенням присадочного матеріалу - це інертні легко фільтрівні речовини, які істотно не змінюють заряду часток осаду, але створюють крупнопористую структуру (обпилювання, деревне борошно, діатоміт, шлаки, зола, кремнезем і т.д.). Вони вводяться в осад у сухому виді або у вигляді водних суспензій. Введення присадочных матеріалів дозволяє заміняти FeCl₃ на більше дешевий реагент при достатній ефективності роботи апаратів по зневоднюванню.

У далекому зарубіжжі на ряді очисних споруджень у якості присадочного матеріалу застосовується зола, одержувана від спалювання опадів після їхнього зневоднювання.

З метою інтенсифікації процесу зневоднювання опадів застосовують високомолекулярні флокулянти.

Флокулянт - електроліт, диссоциирующий у воді на іони, через наявність ионогенных груп. Можуть бути аніонні флокулянти (негативно заряджені) і катіонні (позитивно заряджені).

Сутність дії - прискорення процесу утворення й підвищення міцності колоїдних структур, а також зв'язування мікропластівців у великі агрегати. Дози флокулянта для зниження R значно нижче, ніж дози FeCl₃. Робочі розчини флокулянта - 0,1 - 0,2 %.

Вид і дози флокулянта залежать:

від розмірів часток;

заряду; величини рн;

кількості органічної речовини, вологості;

складу осаду.

НДІ КВОВ АКХ розроблений флокулянт ОКФ - отриманий шляхом обробки 1 - 2 % водяного розчину ПАА - гелю в лужному середовищі при t⁰ = 60 - 70 ⁰С формальдегідом з наступною стабілізацією соляною кислотою.

Досвіди показали, що дози ОКФ: 0,11 - 0,14 % маси сухої речовини дозволяють одержати кек вологістю р 75% без застосування мінеральних реагентів. Мінеральні хімічні реагенти звичайно дозуються у вигляді 10% розчинів. Доставляються вони у твердому виді або у вигляді концентрованих розчинів. Т.к. вони викликають корозію металів, то вони перевозяться в сталевих барабанах, покритих зсередини лаком этиноль, у поліетиленовій тарі, дерев'яних бочках, гумованих цистернах або титанових резервуарах. Реагенти можуть зберігатися в доставляє таре, що, або резервуарах з антикорозійним покриттям, обсяг яких розрахований на зберігання 15 - 20 добового запасу 30 - 45 % розчину. Резервуари розраховують на готування розчину 10 % концентрації для забезпечення 2-х добової роботи збезводнювальної установки. При цьому повинне бути передбачене не < 2-х резервуарів, один із яких служить для завантаження й готування розчину, а іншої в цей час є робітником. Для обробки осаду застосовується вапно з більшим змістом Сао - негашена комовая й мелене вапно без мінеральних добавок і з найменшим змістом Mg.

Зберігання негашеної перевелися передбачається в закритому сухому неопалюваному приміщенні, розрахованому на 15 - денний запас. При більшому строку зберігання знижується активність вапна й утрудняється її готування. Для збереження активності звістка^-звістку-з-звістка можна зберігати у вигляді вапняного тесту (витрата води для зволоження 0,7...1 м³/т) при цьому відбувається одночасне гасіння перевелися. Мелене вапно може загру-жаться за допомогою пневмотранспорту безпосередньо в резервуари, попередньо заповнені водою до потрібного рівня або в бункеры типу силосної вежі. (h = 15 м, d = 5...8 м) ж/б або металеві.

Схема силосной башни - склада молотой извести. 1. воздухораспределительная коробка; 2. Боковой пневмо-разгрузчик; 3. Днище силоса с пористой плиткой; 4. Пнев-монасос винтовой для перекачки материала; 5. Тру-бопровод для пневмоперекачки 6. Рукавный фильтр; 7. Вен-тилятор; 8. Цементовоз или минераловоз.

При наявності складів або сховищ перевелися, або можливості одержувати неї із близко-расположенных складів постачальника в реагентном господарстві передбачають лише резервуари для готування 10% концентрації (= 1,09 г/см³). Для запобігання осідання Сао застосовують перемішування - механічне або насосами (НП або НФ). Дозування здійснюється за допомогою винилпластовых насадок або оттарированных коркових кранів.

Змішання коагулянту з осадом здійснюється в змішувачах йоржевого або перегородчатого типу, або мішалкою, або гідравлічний стрибок, або витікання з під щита. Контактні резервуари не влаштовують тому що час контакту досить 0,5...2,5 хвилини, збільшення часу веде до руйнування пластівців. Після змішувача осад подається на фільтрувальну тканину.

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

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.