ООО "КОМПЕНС"
Напишите нам: zakaz@kompens.ru
Звоните: +7(499) 938-56-00

Искусственные методы обработки осадков

К искусственным методам обработки и удаления водопроводного осадка относятся механическое обезвоживание на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах и центрифугах, кис­лотная обработка, сброс в городскую канализацию и совместная обработка с осадками канализационных станций.

Механическому обезвоживанию водопроводного осадка, как правило, предшеству­ет их кондиционирование, цель которого состоит в снижении остаточного заряда струк­турообразующих частиц и в качественном перераспределении различных форм связи с твердым веществом, с переводом части коллоидно-связанной воды в свободное состоя­ние. Кондиционирование может осуществляться с применением реагентов, флокулян­тов, методов замораживания-оттаивания, радиационной обработки, магнитной обработ­ки и электрокоагуляции.

Специфические характеристики осадков влияют на выбор методов обработки воды (катионный флокулянт, известь, FeCl3 и т.д.) и методов обезвоживания (фильтрация, центрифугирование и т.д.).

Этот выбор, в свою очередь, зависит от дальнейшего использования ила (сжигание, разбрасывание и т.д.) образующихся осадков.

При физико-химической обработке воды образующиеся осадки состоят из хлопьев, образовавшихся при физико-химической подготовке воды (коагулянтом и/или флокулянтом).

Характеристики обезвоженного ила напрямую зависят от используемых реактивов (минерального или органического коагулянта) и загрязнителей, содержащихся в очища­емой воде.

На показатели обезвоживания влияют несколько параметров, характеризующих ил. К этим параметрам относятся:

а) концентрация (г/л).

  • Чем выше концентрация ила, тем он хуже смешивается с вязким раствором флокулянта (даже при низкой концентрации последнего). Эта проблема может быть решена дополнительным разбавлением раствора флокулянта, смещением места инжекции к началу, увеличением количества мест инжекции;
  • регулированием потребления реактива. Последнее определяет правильность присоединения флокулянта;

б) процентное содержание органических веществ (%).

Процентное содержание органических веществ (ОВ) может рассматриваться по аналогии с процентным содержанием взвешенных летучих веществ (ВДВ). Чем выше ВДВ, тем труднее будет проходить этап обезвоживания: недостаточ­ная сухость, слабая механическая прочность и повышенное потребление фло­кулянта. Для илов с высоким содержанием ВДВ рекомендуется осуществить их сгущение, что позволит улучшить показатели этапа обезвоживания;

в) коллоидное состояние ила.

Оно оказывает значительное влияние на показатели, достигаемые при обезвожива­нии. Чем более коллоидным кажется ил, тем труднее его обезвоживать;

г)  степень коллоидности ила (определяется происхождением ила).

Различают: первичный зрелый первичный свежий смешанный → зрелый смешанный биологический.

Чем более ферментированным является ил, тем выше степень его коллоидности.

Плохо регулируемая рециркуляция повышает степень коллоидности ила. Для улучшения дальнейшей обработки перед этапом сгущения или обезвоживания обычно производится подготовка илов. При этом используются минеральные (соли железа и известь), которые применяются главным образом на тарельча­тых фильтрах, и органические реактивы (коагулянт и флокулянт). Из органи­ческих коагулянтов и флокулянтов чаще всего применяются катионитные флокулянты.

К наиболее часто применяемым минеральным реактивам относятся соли железа и известь.

Обработка реагентами является наиболее распространенным способом подготовки водопроводных осадков к механическому обезвоживанию. Использование минеральных коагулянтов - сульфата железа, хлорида железа и сульфата алюминия - практически не улучшает водоотводящую способность водопроводных осадков, содержащих в своем составе оксид алюминия. Однако введение присадочных материалов с химическими ре­агентами позволяет улучшить подготовку осадков к обезвоживанию. В качестве приса­дочных материалов используют активированный уголь, диатомит, пыль электрофильт­ров. Для достижения необходимой степени сопротивления фильтрации осадка требует­ся правильный подбор присадочных материалов и количественного отношения этого ве­щества и примесей, содержащихся в осадках. Среди реагентов особое место занимает известь, являющаяся одновременно реагентом и присадочным материалом. Добавление извести к осадкам в количестве 20-100% (в пересчете на СаО от массы сухого вещест­ва осадка) значительно улучшает их фильтрующие свойства: удельное сопротивление с 1200-2000-1010 см/г. Количество добавляемой извести для снижения удельного сопро­тивления фильтрации зависит от состава и начального удельного сопротивления осадка.

Соли железа

Для подготовки илов перед их поступлением на тарельчатый фильтр-пресс исполь­зуются главным образом хлорид железа и хлорсульфат железа в сочетании с известью. Они позволяют улучшить фильтруемость ила в результате коагуляции коллоидов (уменьшение связанной воды) и микрофлокуляции, обусловленной переходом в осадок (гидроксиды).

Доза солей железа составляет от 3 до 15% по отношению к сухому веществу в за­висимости от качества илов.

Все более заметна тенденция к сочетанию солей железа с органическим флокулян- том (как правило, катионным) для ограничения производства ила (по сравнению с под­готовкой при помощи извести и солей железа).

Известь

Известь в качестве реактива для подготовки ила применяется исключительно на та­рельчатых фильтрах и в сочетании с хлоридом железа. Она повышает плотность заряда, обусловленного минеральной составляющей, и тем самым улучшает удельное сопро­тивление илов. Доза извести составляет порядка 15-40% от сухого вещества.

Известь также используется для стабилизации илов после этапа обезвоживания. Удельное сопротивление осадков зависит от размеров, формы и степени агломерации твердых частиц, образующих лепешку ила при фильтрации на фильтр-прессе. Оно не зависит от концентрации илов.

Обработка флокулянтами

При добавлении флокулянтов анионного и катионного типа к водопроводному осадку происходит изменение первоначальной структуры осадка.

Большинство органических реактивов, используемых при обезвоживании илов, представляет собой катионные флокулянты.

Для предварительности (сгущения) осадков применяют флокуляцию илов.

Флокуляция ила - это этап, на котором дестабилизированные частицы, образующие ил, собираются в агрегаты.

Флокулянты, имеющие очень высокий молекулярный вес (длинная мономерная цепь) и разный процентный состав зарядов, фиксируют дестабилизированные частицы и собирают их на своей цепи. В результате этого на этапе флокуляции происходит увеличение размеров частиц, присутствующих в водной фазе, с образованием хлопьев. Образование хлопьев вы­зывает выслаивание воды. После этого вода легко удаляется в процессе обезвоживания.

Используемые органические флокулянты характеризуются следующими основны­ми параметрами:

  • типом заряда;
  • плотностью заряда;
  • молекулярным «весом» и структурой;
  • типом мономера.

Эти параметры влияют на качество флокуляции и, следовательно, на качество обезвоживания.

Тип заряда флокулянта выбирается в зависимости от типа частиц. Обычно анион­ный флокулянт (-) используется для улавливания минеральных частиц, а катионный флокулянт (+) используется для улавливания органических частиц. Правильно выбрать тип флокулянта с необходимым знаком заряда позволяют лабораторные испытания.

Динамическое сгущение илов осуществляется не систематически. Оно применяет­ся перед этапом обезвоживания - для увеличения количества сухого вещества и облег­чения этапа обезвоживания (уменьшение количества оборудования, сокращение расход­ных материалов и т.д.).

Сгущение с применением обезвоживающего стенда предполагает обязательное применение органического флокулянта, который позволяет ускорить выделение воды и ее стекание через фильтровальную ткань.

Аппарат для сгущения и обезвоживания осадка с применением органических флокулянтов

Надо отметить, что при введении флокулянта особое требование предъявляется к дозе и продолжительности перемешивания флокулянта с осадком. Обработка водопро­водного осадка активированной кремниевой кислотой в количестве 0,06-1% (по отно­шению к твердому веществу осадка) не способствует сгущению и улучшению фильтру­ющих свойств осадка. Удельное сопротивление фильтрации во всех случаях остается высоким (~ 1150-2200-10-10 см/г). Добавление полиакриламида в количестве 0,05-1% также не приводит к снижению удельного сопротивления осадка. Однако при медлен­ном перемешивании осадка с добавкой коагулянта продолжительность уплотнения осадка сокращается ~ в 4 раза.

Кислотная обработка. Наиболее широкое применение получила кислотная обра­ботка водопроводного осадка серной кислотой. Регенерируемый коагулянт состоит в ос­новном из сернокислого алюминия, незначительного количества сульфата железа и дру­гих соединений. Этим способом удается вернуть в производство очистки воды до 80% отработанного коагулянта и снизить объем осадка в 5-20 раз. Значительно реже такие осадки обрабатывают соляной кислотой, в результате чего образуется хлорид алюминия.

Исследования кислотной обработки осадков Северной водопроводной станции Москвы показали, что количество оксида алюминия, которое удается перевести в рас­твор, достигает 75% при обработке осадка влажностью 99%. Основными факторами, определяющими эффективность регенерации коагулянта, являются концентрация твер­дых веществ в осадке, количество добавляемой кислоты (pH реакционной смеси) и про­должительность перемешивания. Обработка осадка кислотой считается экономичной при условии содержания в осадке СаО от 1 до 10%.

Осадки, полученные в результате регенерации коагулянта, обладают более высокой водоотдачей, чем первичные осадки. Для их обезвоживания используют механические методы обработки с добавлением извести. Метод кислотной обработки водопроводных осадков обладает рядом существенных недостатков:

  • добавление кислоты в осадок снижает pH до 2, при этом происходит повторное растворение в жидкой фазе металлов, органических веществ, и таким образом, эти ве­щества поступают опять в процесс очистки воды в ходе рецеркуляции коагулянта;
  • в процессе кислотной обработки увеличивается объем регенерируемого коагулян­та, что требует изыскания дополнительных методов его обезвоживания;
  • большой расход кислоты влечет за собой строительство кислотного хозяйства на водопроводной станции, что связано с дополнительными капитальными и эксплуатаци­онными затратами.

При регенерации коагулянтов из осадков водопроводных станций решается одно­временно проблема сокращения объема осадка, уменьшения коагулянта, расходуемого в процессе очистки воды. Методы регенерации коагулянтов основаны на растворении продуктов их гидролиза в кислотах, щелочах или других органических растворителях.

Обработка хлором

Регенерация осадка водопроводных станций обработкой его га­зообразным хлором технологически и экономически оправдана. Следует отметить, что пока метод не вышел за пределы лабораторных исследований и не проверен на крупно­масштабных установках из-за своей высокой стоимости.

Переливные центрифуги могут обезвоживать осадок водопроводных станций до концентрации твердых веществ в кэке 20-30%, используя современное механизирован­ное оборудование и новые полимеры. Так, например, обезвоживание водопроводного осадка начальной влажностью 99,6%, предварительно обработанного флокулянтами (например, полиэлектролитом) на центрифуге фирмы «Крюгер», обеспечило конечную влажность осадка в пределах 75-73%. При уменьшении влажности исходного материа­ла и обработке его флокулянтами из расчета 2,5 кг на 1 т сухого вещества можно полу­чить конечный продукт влажностью 70%.

Описание оборудования и принцип действия

Принцип действия центрифуги, называющейся также центробежным декантатором, заключается в использовании центробежной силы для ускорения разделения твер­дой и жидкой фаз.

Для упрощения мы можем уподобить центрифугу декантатору, имеющему форму цилиндра с конусом на конце, вращающегося вокруг горизонтальной оси, с переливом для осветленной воды, из которого выпавший в осадок ил извлекается при помощи чер­вячного винта. Во время вращения к твердым частицам прикладывается центробежная сила, в результате чего они начинают двигаться значительно быстрее.

На практике ил, превратившийся в хлопья, впрыскивается в барабан центрифуги посредством форсунки. Так как барабан центрифуги вращается с большой скоростью (около 3500 об/мин), частицы подвергаются воздействию центробежной силы и приби­ваются к стенке барабана в зоне осветления. Затем эти частицы переносятся червяком к коническому концу барабана - в зону отжимания ила. Осветленная жидкость, называе­мая «центратом», удаляется переливом с другого конца.

Основными параметрами, присущими обезвоживанию на центрифуге, являются:

  • Диаметр диафрагмы - соответствует диаметру переливного отверстия для центрата. Он устанавливается при помощи набора шайб, регулируемых по высоте. В зависи­мости от этого диаметра внутри барабана образуется соответствующее жидкое кольцо, толщина которого равняется расстоянию между стенкой и упором шайб.

Чем меньше диаметр диафрагмы, тем больше толщина жидкого кольца. Диаметр диафрагмы выбирается таким образом, чтобы достичь компромисса между осветлени­ем центрата и сухостью обезвоженного ила.

  • Относительная скорость (Ос) - это разность между скоростью барабана и скоро­стью червяка. Чем больше Ос, тем быстрее извлекается ил.
  • Вращающий момент отражает давление, которое ил оказывает на червяк. Оно преобразуется в закручивание оси червяка. Измерение закручивания дает величину вра­щающего момента.

Чем больше давление ила на червяк, тем больше вращающий момент.

Вращающий момент и относительная скорость прямо связаны между собой (регу­лирование момента вращения путем воздействия на Ос, и наоборот). Увеличение Ос приводит к уменьшению момента вращения (ил извлекается быстрее).

Существуют центрифуги с высокопродуктивными рабочими характеристиками, по­зволяющие повысить сухость ила на выходе из центрифуги благодаря применению дру­гой конструкции перемещающего ил червяка, который позволяет удерживать ил внутри центрифуги в течение более продолжительного времени

Основными контролируемыми параметрами при работе центрифуг являются: мас­совый расход флокулянта (кг/ч), массовый расход ила (кг/ч), концентрация ила (г/л), точка инжекции, параметры машины: момент вращения и относительная скорость, су­хость (%), центрат (г/л MES).

Предварительное уплотнение осадка до влажности 98,5-98% повышает производи­тельность центрифуг до 4—10 м3/ч по влажному осадку. В других случаях влажность ко­нечного продукта доводили до 60% при использовании полимерных флокулянтов мар­ки РМ 35000 в количестве 1-4 кг на 1 т сухого вещества осадка. При этом производи­тельность центрифуг составляла 10-20 м3/ч по влажному осадку.

Наиболее приемлемы для обезвоживания водопроводного осадка центрифуги не­прерывно-винтового и полунепрерывно-корзиночного типа.

Корзиночные центрифуги с нижней подачей способны обезвоживать осадок до со­держания твердых веществ в кэке более 30%. Центрифуги вращаются с помощью гид­равлического привода.

В последнее время зарубежными фирмами «Гумбольт» (ФРГ), «Альфа-Лаваль» (Швеция) и др. разработаны усовершенствованные конструкции центрифуг для обезво­живания осадков с флокулянтами.

НИИхиммаш России разработаны центрифуги типа НОГШ, предназначенные для обезвоживания водопроводных осадков, предварительно обработанных флокулянтами. К преимуществам центрифуг можно отнести возможность полного автоматического уп­равления, способность обрабатывать неуплотненный и уплотненный осадки, небольшая площадь, которую они занимают.

Применение центрифуг для обезвоживания водопроводных осадков особенно эф­фективно на малых водопроводных станциях.

К недостаткам, сдерживающим широкое использование центрифугирования, сле­дует отнести необходимость предварительной обработки осадков реагентами и дорого­стоящими флокулянтами, высокую стоимость эксплуатации, не до конца решенную по­ка проблему удаления и обработки фильтрата.

Добавление к водопроводному осадку химических реагентов, флокулянтов, а так­же минеральных или органических добавок (каменноугольной пыли, древесной муки, молотого мела) позволяет получить кэк влажностью 62-78%. Например, при добавле­нии к осадку, содержащему оксид железа, мартеновской пыли (при дозе более 20 г/л) производительность вакуум-фильтров повышается в 2,5-3 раза. В этом случае объем ке- ка уменьшается на 25-30%.

За рубежом для обезвоживания водопроводного осадка применяют два типа враща­ющихся барабанных вакуум-фильтров: со сходящим полотном и нанесением на фильт­ровальную перегородку дополнительного фильтрующего слоя. Успешная работа ваку­ум-фильтров со сходящим полотном требует использования дополнительных средств для обезвоживания осадков, в качестве которых могут выступить полимеры, известь или их комбинации. Исследования по обезвоживанию водопроводного осадка, содержа­щего оксид алюминия, при дозе извести 30-60% (по отношению к сухому веществу осадка) показали, что концентрация твердых веществ в кэке может составлять 30^0%, а при дозе полимера 3-6 кг на 1 т сухого вещества осадка концентрация твердых ве­ществ в кеке составляет лишь 15-17%. Производительность вакуум-фильтров в обоих случаях составляла 0,15-0,25 кг/(м2ч).

Характеристики центрифуг и ленточных пресс-фильтров

Характеристики

Ед. изм.

Центрифуги

Ленточные пресс- фильтры фирмы «Бельмер»

Степень обезвоживания осадков

% подс.

20-25

25-30

Содержание в/в в фильтрате

мг/л

1000

1000

Степень разделения жидкой и твер­дой фаз

%

98

98

Расход флокулянта

кг/1тн сух.

4-6

4-6

Потребление эл/энергии

кВтч на 1 тн сух

60-100

40-60

Степень задержания тяжелых Me с осадками

%

70

90

Срок службы до 1 -го капремонта

год

3-4

8-10

Требования к содержанию песка в осадке

%

Не более 1

Не

регламентируется

Межремонтный пробег

мес

3-4

12

Требования к содержанию жиров и нефтепродуктов в осадках

 

Отсутств.

Не должно ухудшать работу сит

Внешний вид осадка

 

Тестообраз­ная масса, налипает на стенки кон­тейнеров

Чешуйчатая структура, не налипает на стенки контейне­ров

Стоимость машины производитель­ностью 30 м3

DM

400000

260000

Конструктивные особенности вакуум-фильтров и свойства обрабатываемых осад­ков (содержащих гидроксид алюминия) маломутных цветных вод с добавлением извес­ти не позволяют добиться влажности кэка меньше чем 80-84%. Недолговечность ткани вакуум-фильтров отечественных конструкций, высокая стоимость эксплуатации, большой расход реагентов сдерживают применение данного метода для обезвоживания осадков водопроводных станций, содержащих оксид алюминия.

Среди фильтров непрерывного действия известны вакуум-фильтры барабанные, дисковые, ленточные и ряд других. Основные характеристики фильтров представлены в таблице ниже.

Основные параметры барабанных вакуум-фильтров общего назначения с наружной фильтрующей поверхностью

Фильтр

FФ,

м2

zя,

шт.

n, с-1

Распределение зон по поверхности барабана (в угловых градусах)

φф

φс1

φпрс2

φ0

φp

φм1

φм

φм3

φм

БОШЗ-1/75Р

3

16

0,00167-

0,0333

107

71

101

19

20

2

5

30

5

БОШ5-1/75Р

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б03-1,75К

3

18

0,00167-

0,0333

125

60

99

25

24

4

5

14

4

Б05-1,75К

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б05-1.75У

5

24

0,00167-

0,030

124,5

67

103

20

20

2

5

13,5

5

Б010-2,6У

10

24

0,00217-

0,0333

132

59,5

103

20

20

2

5

13,5

5

Б010-2,6Р

10

24

0,00167-

0,0333

125

71

93,5

19,5

18

2

4,5

22,5

4

Б020-2,6У

20

24

0,00217-

0,0333

132

59,5

103

20

20

2

5

13,5

5

Б040-ЗУ

40

24

0,0095;

0,0142;

0,0287

135

56,5

103

20

20

2

5

13,5

5

Используют барабанные вакуум-фильтры с наружной фильтрующей поверхнос­тью, характеризующиеся высокой скоростью фильтрования, пригодностью для обработ­ки разнообразных суспензий, простотой обслуживания.

Основными задачами при проектировании являются расчет требуемой поверхнос­ти фильтрования, подбор по каталогам стандартного фильтра и определение числа фильтров, обеспечивающих заданную производительность.

Расчет проводят в два этапа. На первом определяют ориентировочно общую по­верхность фильтрования, на основании которой выбирают число фильтров и их типо­размер. На втором этапе уточняют производительность выбранного фильтра и число фильтров.

Фильтр имеет вра­щающийся цилиндрический перфорированный барабан 1, покрытый металлической сеткой 2 и фильтровальной тканью 3. Часть поверхности барабана (30-40%) погружена в суспензию, находящуюся в корыте 6. С помощью радиальных перегородок барабан разделен на ряд изолированных друг от друга ячеек (камер) 9. Ячейки с помощью труб 10, составляющих основу вращающейся части распределенной головки 11, соединяют­ся с различными полостями неподвижной части распределительной головки 12, к кото­рым подведены источники вакуума и сжатого воздуха. При вращении барабана каждая ячейка последовательно проходит несколько зон.

Схема барабанного вакуум-фильтра

1 - вращающийся металлический перфорированный барабан; 2 - волнистая проволочная сетка; 3 - фильтровальная ткань; 4 - осадок; 5 - нож для съема осадка; 6 - корыто для суспензии; 7 - ка­чающаяся мешалка; 8 - устройство для подвода промывной жидкости; 9 - ячейки барабана; 10 - трубы; 11, 12 - вращающаяся и неподвижная части распределительной головки; 13 - подача суспензии.

Зона I - зона фильтрования и подсушки осадка, где ячейки соединяются с линией вакуума. Благодаря возникающему перепаду давления (с наружной стороны барабана давление атмосферное) фильтрат проходит через фильтровальную ткань 3, сетку 2 и перфорацию барабана 1 внутрь ячейки и по трубе 10 выводится из аппарата. На наруж­ной поверхности фильтровальной ткани формируется осадок 4. При выходе ячеек из су­спензии осадок частично подсушивается.

Зона II - зона промывки осадка и его сушки, где ячейки также соединены с линией вакуума. С помощью устройства 8 подается промывная жидкость, которая проходит че­рез осадок и по трубам 10 выводится из аппарата. На участке этой зоны, где промывная жидкость не поступает, осадок высушивается.

Зона III - зона съемки осадка; здесь ячейки соединены с линией сжатого воздуха для разрыхления осадка, что облегчает его удаление. Затем с помощью ножа 5 осадок отделяется от поверхности ткани.

Зона IV - зона регенерации фильтровальной перегородки, которая продувается сжа­тым воздухом и освобождается от оставшихся на ней твердых частиц.

После этого весь цикл операций повторяется. Таким образом, на каждом участке по­верхности фильтра все операции происходят последовательно одна за другой, но участ­ки работают независимо, поэтому в целом все операции происходят одновременно, и процесс протекает непрерывно.

В корыте 6 для суспензий происходит осаждение твердых частиц под действием силы тяжести, причем в направлении, противоположном движению фильтрата. В связи с этим воз­никает необходимость перемешивания суспензии, для чего используют мешалку 7.

Следует отметить, что ячейки при вращении барабана проходят так называемые мертвые зоны, в которых они оказываются отсоединенными от источников как вакуума, так и сжатого газа.

Исходными данными для расчета фильтра являются требуемая производительность по фильтрату, перепад давления при фильтровании и промывке, массовая концентрация твердой фазы в исходной суспензии. Кроме того, из экспериментов должны быть опре­делены константы фильтрования, удельное сопротивление осадка и сопротивление фильтровальной перегородки; влажность отфильтрованного осадка; удельный расход промывной жидкости (т.е. расход, необходимый для промывки 1 кг осадка); минималь­ная продолжительность окончательной сушки осадка; оптимальная высота слоя осадка (как правило, она составляет 7-15 мм).

Перед расчетом на основании стандартной разбивки поверхности фильтра на тех­нологические зоны задаются значениями углов сектора предваритель­ной сушки осадка, зон съема осадка, регенерации фильтровальной перегородки, мерт­вых зон.

Применение ленточных фильтр-прессов для обезвоживания гидроксидных осад­ков стало возможным благодаря широкому распространению синтетических полиэлек­тролитов (флокулянтов) различного типа, позволяющих кондиционировать осадок пе­ред механическим обезвоживанием.

Основными преимуществами ленточных фильтр-прессов перед другими видами оборудования для механического обезвоживания осадка (камерными фильтр-прессами, вакуум-фильтрами, центрифугами) являются более высокая производительность, низ­кие энергоемкость, капитальные и эксплуатационные затраты. Ленточные фильтр-прессы отличаются также возможностью обезвоживания неуплотненного осадка влажнос­тью до 99%.

По значениям влажности обезвоженного водопроводного осадка (77-84%) ленточ­ные фильтр-прессы несколько уступают камерным фильтр-прессам и сопоставимы ли­бо превосходят центрифуги (декантеры). Потребляемая мощность на тонну сухого ве­щества 5-20 кВт.

Ленточные фильтр-прессы предназначены для механического обезвоживания осад­ков под действием сил гравитации, вакуума и давления.

Основными элементами конструкции ленточных фильтр-прессов являются: уст­ройства подачи и распределения осадка на пресс, фильтровальные ленты, привод фильтр-пресса, система, обеспечивающая заданные направления движения лент и сте­пень их натяжения, узлы отжима осадка, узлы промывки фильтровальных лент, систе­мы сбора и отвода промывной воды и фильтрата, ножи для съема обезвоженного осад­ка с лент. Общим конструктивным элементом ленточных фильтр-прессов являются две непрерывно передвигающиеся параллельно друг другу фильтровальные ленты, между которыми отжимается осадок. Промывка фильтрующих лент производится при помощи устройств по типу «водяных флейт». Применяются ленты из полиэфирной, лавсановой или пропиленовой одно- или многослойной ленты. По направлению движения лент лен­точные фильтр-прессы подразделяются на горизонтальные, вертикальные, угловые, пет­леобразные и барабанные.

Независимо от конструктивных особенностей ленточные фильтр-прессы имеют следующие основные технологические зоны:

  • зона гравитационного обезвоживания на фильтровальной ленте после кондициони­рования полиэлектролитами;
  • зона предварительного фильтрования;
  • зона окончательного отжима влаги.

На рисунке представлена схема ленточного фильтр-пресса «Винкельпресс Бель- мер». Обработанный флокулянтами осадок поступает на фильтр-пресс. В первой зоне обезвоживания кондиционированный осадок обезвоживается за счет свободной фильт­рации воды через горизонтальную фильтровальную ленту. В следующей фазе обработ­ки осадок поступает в вертикальную шахту клиновидной формы, где обезвоживается под действием гравитации и небольшого, постепенно увеличивающегося давления. Фильтрация происходит через обе ленты. Следующая фаза обезвоживания - фильтрация на перфорированном барабане как наружу, так и внутрь барабана. Окончательное обез­воживание производится между лентами на системе отжимных роликов. Обезвоженный осадок снимается с лент после их разделения при помощи специальных ножей.

Угловой ленточный фильтр-пресс «Бельмер»

Параметры работы ленточных фильтр-прессов при обезвоживании осадков природ­ных вод в связи с разнообразием их свойств и параметров работы водопроводных станций необходимо принимать на основании технологических изысканий на конкретном объекте.

Величина давления фильтрования зависит от свойств обезвоживаемого осадка и определяется сжимаемостью осадка и может приниматься (при условии предваритель­ной подготовки осадка) 0,3-0,5 МПа.

Величина давления для промывки фильтровальных лент - 0,4-0,6 МПа, расход про­мывной воды - 4-8 м3/ч.

Основным параметром работы ленточных фильтр-прессов является производи­тельность, которая может выражаться в кг сухого вещества, снимаемого с 1 м ширины ленты в течение одного часа.

Производительность ленточных фильтр-прессов по сухому веществу осадка Q кг/(мч), выраженная через концентрацию исходного осадка, может быть рассчитана по формуле

Q = g*Cucx/L, 

где g - подача осадка на обезвоживание, м3/ч; Сисх - концентрация исходного осадка, кг/м3; L - ширина ленты, м.

В таблице приведены результаты обезвоживания водопроводных осадков на ленточных фильтр-прессах по зарубежным и отечественным источникам.

Основное и необходимое условие обезвоживания осадков природных вод на лен­точных фильтр-прессах - предварительное кондиционирование флокулянтами. Приме­нение флокулянтов позволяет связать твердые частицы осадка в крупные агрегаты, в ре­зультате происходит отделение твердой фазы осадка от жидкой и эффективное дрениро­вание иловой жидкости в непрерывном режиме. Тип, дозы и режим ввода флокулянта для каждой конкретной технологической задачи определяются экспериментально. Для предварительных расчетов можно принимать дозу флокулянта в пределах до 3-6 кг/1т сух. вещества.

Результаты обезвоживания гидроксидных осадков водопроводных станций на ленточных фильтр-прессах

Вид осадка

Концентра­ция сухого вещества в осадке, %

Доза реаген­та

Производитель­ность по сухому веществу кг/(м*ч)

Содержание сухого вещества в кеке, %

По зарубежным источникам

Неорганический гидрофильный, очистка питьевой воды солями Al, Fe

3-6

1,5-3 кг/1 т

сух. вещ-ва

80-150

16-23

По результатам отечественной практики ВОС г. Вологда

Гидроокисный оса­док, обработка сульфатом алюми­ния цветных мало­мутных вод

1-4

3-6,3 кг/1 т

сух. вещ-ва

90-120

18-20

Приготовление раствора флокулянтов необходимо производить в специальных ус­тройствах (мешалках) в соответствии с требованиями производителя реагента. Концен­трация рабочего раствора обычно принимается 0,1-0,5%.

В настоящее время отечественная и зарубежная промышленность выпускает боль­шое число ленточных фильтр-прессов различных конструкций и типоразмеров, пригод­ных для обезвоживания осадков природных вод. Ниже приводятся технические харак­теристики некоторых из них.

Процесс обезвоживания осадка на ленточном фильтр-прессе происходит в непре­рывном режиме при обязательном предварительном кондиционировании осадка и по­стоянной промывкой фильтровальных сеток.

Технологическая схема обезвоживания осадка на ленточном фильтр-прессе

1 - промежуточная емкость осадка; 2 - насос подачи осадка на обезвоживание; 3 - установки при­готовления флокулянта; 4 - устройства ввода-смешения флокулянта; 5 - насосы-дозаторы флоку­лянта; 6 - ленточный фильтр-пресс; 7 - бак промывной воды; 8 - насос подачи воды на промыв­ку лент; 9 - отвод фильтрата; 10 - отвод промывной воды; 11 - бункер обезвоженного осадка.

Технические характеристики ленточных фильтр-прессов ЛФ НПФ «БИФАР»

Типораз­

мер

Ширина сетки, м

Производи­

тельность*,

м3

Длина, мм

Ширина,

мм

Высота,

мм

Вес, кг

ЛФ-500 П

500

1-2

2600

950

1880

950

ЛФ-750 П

750

2-5

2600

1200

1880

1200

ЛФ-1500 П

1500

5-15

3700

2000

1900

2500

* Производительность зависит от свойств осадка.

Автоматические фильтр-прессы с механическим зажимом фильтровальных плит типа ФПАКМ (фильтр-пресс автоматический, камерный, модернизированный) с площа­дью поверхностного фильтрования 2,5-100 м2 обеспечивают удовлетворительные ре­зультаты при добавлении к водопроводному осадку извести, выполняющей в этом слу­чае роль реагента и присадочного материала благодаря ее низкой растворимости, боль­шому содержанию инертных примесей, высокой дисперсности и низкой плотности. Эф­фективность применения фильтр-прессов зависит от качества исходной воды, поступаю­щей на водопроводную станцию, и как следствие - от качества водопроводного осадка, поскольку от этого зависит расход извести для кондиционирования водопроводного осадка.

Повышение степени обезвоживания и производительности фильтр-прессов может быть достигнуто путем введения в качестве присадочного материала каолинитовой гли­ны и нагрева уплотненного осадка при скорости подъема температуры 3-8 С в 1 мин. Влажность обезвоженного осадка составляет 62%, а производительность фильтр-прес­са повышается до 11 кг/(м2ч).

Обезвоживание водопроводного осадка на фильтр-прессах с добавлением извести или других присадочных материалов приводит к образованию большого количества фильтрата, обогащенного загрязнениями, в состав которых входит алюминий, и требу­ет дополнительной обработки.

Из-за применения большого количества реагентов, присадочного материала, высо­кой стоимости эксплуатации и дополнительных сооружений по обработке фильтрата применение фильтр-прессов сдерживается, особенно для осадков, образующихся при обработке высокоцветных маломутных природных вод.

Установка по обезвоживанию осадка природных вод на ленточном фильтр-прессе включает в себя следующие элементы: промежуточную емкость для выравнивания по­дачи осадка (при необходимости), насосы и трубопроводы подачи осадка на обезвожи­вание, ленточный фильтр-пресс, установки приготовления дозирования и ввода флоку­лянта, систему удаления обезвоженного осадка, подвода и удаления промывной воды, трубопроводы отвода фильтрата.

Фильтрат ленточных фильтр-прессов может использоваться после очистки для про­мывки фильтровальных лент.

Оптимальная эффективность обезвоживания для каждого типа осадка достигается регулированием:

  • подачи осадка на фильтр-пресс;
  • дозы флокулянтов;
  • линейной скорости движения лент (0,5-4 мм/мин);
  • равномерного натяжения фильтровальных лент.

Вернуться к списку

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

Искрогаситель ИГС-55
Искрогаситель ИГС-115
Искрогаситель ИГС-45 
Искрогаситель ИГС-120
Искрогаситель ИГС-65
Искрогаситель ИГС-130
Искрогаситель ИГС-80
Искрогасители на дымоход
Сильфонный компенсатор ГОСТ
Уровнемеры для резервуаров
Уровнемеры для емкостей
Подбор сильфонных компенсаторов
Установка сильфонных компенсаторов
Предварительная растяжка сильфонных компенсаторов
Производство сильфонных компенсаторов