Обработка и утилизация осадков водопроводных станций

Направления утилизации осадков зависят от химико-минералогического и физико­химического составов, содержания в них ценных веществ и компонентов, а также от во­доотдающей способности осадков.

Формирование водопроводного осадка, его характеристики и химический состав непосредственно связаны с качеством исходной воды. Если исходная вода сильно за­грязнена (например, при разливах рек), то содержание сухого вещества в осадке может достигать 100 г/л, в обычных условиях оно не превышает 15 г/л. Осадок после очистки воды часто содержит значительное количество органических веществ (БПК₂₉ = 400-2000 мг/л, ХПК = 500-1000 мг/л) и гидроксидов металлов. После прока­ливания осадка в его составе могут содержаться: Si0₂ - до 45%, А1₂0₃ - до 40%, Fe₂0₃ до 5%, СаО - до 3%, MgO - до 2%. Химический состав указывает на возможность его применения в качестве добавок к сырью стройматериалов. Наличие в осадке до 40% ок­сида алюминия позволяет рассматривать его не как отход, а как исходное сырье для по­лучения сорбента и регенерированного коагулянта (регенерата после кислотной обра­ботки осадка). После обработки осадка щелочью, газообразным хлором или, что на­иболее эффективно, кислотой можно получить эффективный коагулянт (регенерат) для неоднократного использования в технологии очистки воды. Для очистки сточных вод от фосфатов и некоторых органических загрязнений можно использовать сорбент, полу­ченный термообработкой (при температуре 160 °С в течение 24 часов) водопроводного осадка. Последовательная обработка воды на загрузке из сорбента (оксида алюминия) и активированного угля обеспечивает снижение концентрации общего органического уг­лерода на 95%. Получение сорбента основано на термообработке в 2 этапа:

• испарение свободной воды при 120° - 150 °С;
• удаление связанной воды при 160° - 200 °С.

Направления утилизации водопроводных осадков

Еще одним направлением утилизации осадка является использование его в качест­ве добавок к сырью стройматериалов. Ученые УкркоммунНИИпроекта предлагают осадки, полученные при очистке поверхностных водоисточников средней мутности, ис­пользовать в качестве керамического сырья, компонентов строительных материалов, в том числе цементов, бетонов, защитных покрытий; осадки, полученные при очистке вы­сокоцветных маломутных вод поверхностных водоисточников, использовать для полу­чения пористых заполнителей и фильтрующих материалов.

Применение осадков в качестве керамического сырья определяется количеством в них гидроокиси алюминия и других продуктов гидролиза алюмосодержащего коагулянта.

Наличие аморфного гидроксида алюминия в осадке двояким образом влияет на прочностные характеристики обожженных образцов. Увеличение его содержания в осадках повышает температуру спекания и показатель огнеупорности керамических из­делий, а при больших его количествах происходит разрушение образцов вследствие су­щественной усадки гидроокиси алюминия при нагревании.

Смешивание осадков с предварительно увлажненной бетонной смесью в количест­ве, обеспечивающем водоцементное отношение, придает прочность изготовленным из этой смеси изделиям, идентичную прочности изделий из бетонной смеси, приготовлен­ной на водопроводной воде.

Использование водопроводного осадка в составе цементных сырьевых смесей в ка­честве добавки взамен дефицитных высокоалюминатных обводненных глин повышает прочность цемента. Это было проверено на заводе института Южгипроцемент при вы­пуске опытной партии портландцемента. В состав цементной сырьевой смеси вместо глинистого компонента ввели обезвоженный осадок. Содержание в клинкере трехкаль­циевого алюмината было увеличено, повысилась и прочность цемента на 30-50 кгс/см².

Получение быстротвердеющей смеси, обладающей повышенной прочностью, может быть достигнуто путем добавления водопроводного осадка к жидкому стеклу и цементу.

Термодинамический анализ процессов, происходящих при получении автоклавных строительных изделий с использованием водопроводного осадка, показал энергетичес­кую выгодность реакций, лежащих в основе твердения этого материала. Некоторые ав­торы отмечают пластифицирующее действие сырьевой смеси, используемой при произ­водстве силикатных покрытий для автоклавов при добавлении осадка, и возможность снижения давления прессования. При производстве силикатного кирпича благодаря до­бавлению водопроводного осадка (до 5% по массе) могут быть снижены эксплуатаци­онные расходы и увеличена производительность технологического оборудования.

Посредством высокотемпературного обжига сырьевых смесей при изготовлении стеновых керамических изделий авторы отмечают возможность их формования практи­чески целиком из осадков водопроводных станций.

В литейном производстве в качестве защитного жаростойкого покрытия для поддо­нов и изложниц рекомендуется использовать водопроводный осадок. Его огнеупорность 1300 °С вполне достаточна для применения в качестве изолирующего покрытия. Нали­чие в шламе органических примесей (20-30%) обеспечивает газотворную способность осадка при заливке стали.

Опудривание гранул при производстве керамзита повышает качество, увеличивает выпуск заполнителя и позволяет полностью отказаться от дорогостоящего высокоупор­ного опудривателя - глинозема.

Широкое внедрение находящихся в стадии проработок новых предложений сдер­живается отсутствием постоянно действующих цехов механического обезвоживания осадков водопроводных станций, сложностью транспортирования осадка на предприя­тия, которые могли бы использовать его как сырье в производстве строительных мате­риалов.

Вернуться к списку