Рис. 6 − Технологическая схема обработки осадка по методу Портеуса:
1− трубопровод; 2 − резервуар-накопитель; 3 − насос высокого давления;
4 − теплообменник; 5 − паропровод; 6 − реактор; 7 − трубопровод для отвода парогазовой смеси, содержащей СО2 и N2; 8 − устройство для снижения давления; 9 − уплотнитель;
10 − насос; 11 − вакуум-фильтр либо фильтр-пресс либо центрифуга; 12 − трубопровод для подачи надиловой воды на БОС
Так как в процессе тепловой обработки значительная часть органического вещества осадка переходит в раствор, вода, отделенная при уплотнении и обезвоживании, имеет высокую загрязненность (её ХПК достигает 104 мгО/дм3) и направляется обычно на обработку в аэрационные сооружения. Это требует увеличения их пропускной способности на 10-15%.
В настоящее время эксплуатируется большое число установок тепловой обработки, имеющих производительность по осадку 50-2000 м3/сут. Ряд фирм - «Дорр-Оливер» (ФРГ), «Портеус» (Англия), «Фон Ролл» (Швейцария) и другие поставляет комплексное оборудование таких установок.
На рис. 6 показана технологическая схема тепловой обработки по методу Портеуса. По трубопроводу 1 осадок поступает в резервуар-накопитель 2, откуда е помощью насоса высокого давления 3 подается в теплообменник типа «труба в трубе» 4, где происходит нагрев исходного осадка осадком, прошедшим тепловую обработку (минимальный диаметр внутренней трубы 80 мм и наружной 150 мм; продолжительность пребывания осадка в теплообменниках 5-10 мин). Затем осадок вместе с паром, поступающим из паропровода 5, подается в реактор 6, в котором и происходит собственно процесс тепловой обработки. Парогазовая смесь, состоящая из диоксида углерода и азота, отводится по трубопроводу 7. Обработанный осадок, пройдя теплообменник 4 и устройство для снижения давления 8, направляется в уплотниНадиловая вода по трубопроводу 12 подается на сооружения биологической очистки. Уплотненный осадок насосом 10 перекачивается на вакуум-фильтр, фильтр-пресс пли центрифугу 11. Обезвоженный осадок хорошо подсушивается на воздухе, он негигроскопичен и стабилен.
При тепловой обработке подвергаются частичному разрушению все основные классы органических веществ, входящих в состав осадка; происходит гидролиз макромолекул до простых составляющих: белки гидролизуются до аминокислот, жиры − до свободных жирных кислот и спиртов, крахмал − до низших сахаров. Глубина распада веществ зависит от температуры обработки. Наиболее легко распадается крахмал, труднее жиры.
В процессе тепловой обработки существенно улучшаются фильтрационные свойства осадков, поэтому обезвоженные осадки имеют влажность 40-70%.
Выше отмечалось, что надиловая вода из уплотнителя и фильтрат из обезвоживающего аппарата обычно направляются на очистку в аэротенки. Но поскольку вода и фильтрат содержат около 30% общего количества биологически инертных загрязнений, после очистки в аэротенках вода имеет повышенную ХПК и цветность. Для снижения величины этих показателей предлагается проводить глубокую очистку воды на фильтре, загруженном активированным углем. На некоторых станциях надиловую воду выпаривают на многокорпусной вакуум-испарительной установке. Конденсат сбрасывается на очистные сооружения, а концентрированный сток из испарителей сжигается. Существует вариант первоначально сбраживать надиловую воду в метантанках, а затем подавать ее в аэротенки.
По технико-экономическим показателям тепловая обработка осадков может конкурировать с другими методами обработки. При сравнении двух вариантов (первый − тепловая обработка и механическое обезвоживание осадков; второй − сбраживание в метантенках, реагентная обработка и механическое обезвоживание осадков) стоимость обработки 1 т сухого вещества осадка в первом случае дешевле, чем во втором.
Метод тепловой обработки имеет ряд достоинств: осадок не загрязняется реагентами; непрерывен процесс; осуществляется кондиционирование и стерилизация осадка; компактна установка. К недостаткам можно отнести сложности конструктивного оформления, а также эксплуатации установки (особенно теплообменников); трудности, возникающие при очистке надиловой воды.
Метод жидкофазного окисления Циммермана (“мокрое” сжигание). Суть метода состоит в окислении кислородом воздуха органических и элементоорганических примесей сточной воды при температуре 150-350 °С и давлении 2-28 МПа.
Данный метод используют для подготовки осадков к механическому обезвоживанию. При использовании этого метода органическую часть осадка окисляют кислородом воздуха при температуре 200-300°С и повышенном давлении (десятки МПа).
Эффективность метода оценивается глубиной окисления органической части осадка. Эта величина зависит в основном от температуры обработки. Окисление осадка сопровождается выделением тепла. При влажности около 96 % этого тепла достаточно для поддержания температурного режима, а энергия затрачивается в основном на подачу сжатого воздуха. Интенсивное окисление органического вещества осадка кислородом воздуха происходит в течение 30-40 мин.
Технологическая схема процесса жидкофазного окисления представлена на рис. 7. Смесь осадка первичных отстойников и избыточного активного ила поступает по трубе 1 в приемный резервуар 2, где предварительно нагревается до 40-50 °С. Нагретый осадок питательным насосом 3 подается в насос высокого давления 4, который перекачивает его через последовательно установленные теплообменники 5 и 6 в реактор 7. В напорный трубопровод насоса подается сжатый воздух от компрессора 10. На входе в реактор температура паровоздушной смеси составляет около 240°С. Из реактора смесь продуктов окисления направляется в сепаратор 8 через теплообменник 6, в котором часть теплоты вышеуказанной смеси передается поступающему на обработку осадку. Газы, выделяющийся в сепараторе 8, выбрасываются в атмосферу или используются в турбогенераторе 9. Осадок из сепаратора проходит теплообменник 5 и отдает часть теплоты осадку, находящемуся в резервуаре 2. Охлажденный осадок направляется в уплотнитель, где уплотняется до влажности 95%, после чего подается на обезвоживание. После вакуум-фильтров влажность обезвоженного осадка достигает 60%.
Рис.7 − Технологическая схема процесса жидкофазного окисления по методу Циммермана:
1 − подача исходного осадка; 2 − приемный резервуар; 3 − питательный насос; 4 − насос высокого давления; 5, б − теплообменники; 7 − реактор; 8 − сепаратор; 9 − турбина;
10 − компрессор
Для окисления на 50 % необходима температура ~ 200°С, на 70 % и более − около 250-300°С. Две трети действующих установок работают при температуре 300°С и давлении 21 МПа, одна треть − при 100-200°С и давлении 1,8-2,4 МПа.
6 Обезвоживание осадков
6.1 Механическое обезвоживание осадков
Методы и аппараты, применяемые для обезвоживания осадков сточных вод, можно классифицировать по виду механического воздействия на их структуру:
– обезвоживание осадков под разрежением;
– обезвоживание осадков под давлением.
Эффективность работы фильтров определяется количеством удаленной из осадков связанной воды (количество связанной воды, содержащееся в осадке до его обезвоживания принято за 100%):
– вакуум-фильтры – 80%;
– фильтр-прессы – 98%.
Вакуум-фильтры могут быть использованы для обезвоживания практически любых видов осадков, Для этой цели используют барабанные и ленточные вакуум-фильтры. Конструктивная схема барабанного вакуум-фильтра непрерывного действия приведена на рис. 8.
Рис.8 − Схема барабанного вакуум-фильтра непрерывного действия:
1 − барабан; 2 − перегородки; 3 − распределительная головка (золотниковый механизм);
4 − резервуар; 5 − нож для срезания осадка; 6 − распределитель воды для промывания осадка; 7, 8 − трубы для откачки соответственно отфильтрованной жидкости и промывной воды; 9 − труба для подачи сжатого воздуха.
Барабанный вакуум-фильтр состоит из горизонтального цилиндрического перфорированного барабана 1, обтянутого снаружи фильтровальной тканью. Барабан вращается вокруг своей оси и приблизительно на 0,3-0,4 своей поверхности погружен в суспензию (обрабатываемый осадок), находящуюся в резервуаре 4. Поверхность фильтрования барабана разделена перегородками 2 по его образующим на ряд секций (обычно 16-32), изолированных одна от другой. Секции при движении по окружности присоединяются в определенной последовательности к источникам вакуума и сжатого воздуха.
Каждая секция соединяется трубкой с различными полостями неподвижной части распределительной головки 3 и при вращении барабана проходит последовательно зоны фильтрования, промывки, просушки, отдувки (удаления осадка) и регенерации ткани.
В зоне фильтрования осадок фильтруется под действием вакуума и фильтрат отводится в специальный сборник. На поверхности секции образуется осадок. В следующих зонах происходит промывка и просушка осадка, а в зоне отдувки под действием сжатого воздуха осадок разрыхляется и отделяется от фильтровальной ткани, после чего он скользит по поверхности ножа 5 и поступает на дальнейшую обработку. В зоне регенерации ткань продувается сжатым воздухом в направлении противоположном движению фильтрата сквозь ткань.
Для обезвоживания быстро расслаивающихся осадков, преимущественно минерального происхождения используют ленточный вакуум-фильтр, схема которого представлена на рис. 9.
Рис. 9 − Схема ленточного фильтр-пресса:
обработанный раствором флокулянта для улучшения водоотдающих свойств осадок поступает в зону предварительного сгущения на верхней ленте фильтр-пресса. Здесь происходит гравитационное сгущение. Затем осадок зажимается между двумя перфорированными лентами и проходит через 12 или 14 валов уменьшающегося диаметра, что обеспечивает постепенное повышения давления на осадок.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
