Обезвоживание осадков это способ

Обезвоживание осадка сточных вод

Биологическая и биохимическая очистка сточных вод подразумевает образование большого количества органического осадка (ила и шлама), который требует утилизации. На протяжение XX века он сливался на полигоны ТБО, в карьеры, отвалы и т.д. Однако в XXI веке эти методы неприемлемы, так как имеют серьезные недостатки. Во-первых, требуют больших финансовых затрат на вывоз осадков. А во-вторых, их скопление негативно сказывается на экологической обстановке, так как осадки являются источником зловоний и относятся к загрязнителям четвертого класса опасности.

Решить озвученные проблемы позволяют механизированные способы обезвоживания осадка. В результате обезвоживания максимально уменьшается их объем, что упрощает последующее обеззараживание и утилизацию.

В настоящее время востребованы следующие методы обезвоживания осадков сточных вод:

• Осадительные шнековые центрифуги;
• Фильтр-прессы;
• Фильтровальные мешки.

Каждый механизированный способ обезвоживания осадка имеет плюсы и минусы.

Типы применяемого оборудования

Шнековые центрифуги

Данный тип оборудования применяется для обработки двухфазных и трехфазных суспензий. Оборудование выполнено в виде вращающегося цилиндро-конического барабана с вращающимся шнеком внутри.

Принцип работы

Задача центрифуги заключается в осаждении твердых частиц, присутствующих в шламе. Это проиходит за счет центробежной силы, образующейся при вращении барабана. Твердые частицы скапливаются не стенках, в результате чего получается обезвоженный слой (кек) и жидкость (фугат).

Удаление осаждающегося шлама за пределы барабана осуществляется при помощи вращающегося шнека. Скорость его вращения отличается от скорости вращения самого барабана, благодаря чему винтовые элементы захватывают шлам и выводят. Соответственно, управляя скоростью вращения шнека можно регулировать скоростью удаления шлама. Жидкость же отводится при помощи сливных окошек, расположенных на торцах конструкции.

Так как в результате ускорения центрифуги возникает сила притяжения равная 3000g (при естественной гравитации этот показатель составляет всего 1g), разделение фаз осуществляется гораздо быстрее. При этом из осадка устраняется до 95% влаги.

Впоследствии, как правило, происходит обеззараживания твердых частиц и жидкости при помощи извести, специальных реагентов или УФ излучения.

Область применение шнековых центрифуг

Шнековые центрифуги могут использоваться для обезвоживания осадков следующих типов сточных вод и субстанций:

• Очистных сооружений бытовых канализаций;
• Предприятий животноводческого и птицеводческого комплексов;
• Послеспиртовой барды,
• Торфа;
• Нефтешламовых, маслошламовых и других отходов.

Преимущества

К достоинствам данного метода относится:

• Надежность оборудования;
• Экономичность;
• Возможность управления и автоматизации процесса;
• Эффективность и производительность;
• Компактность;
• Простота и скорость обслуживания.

Ленточные фильтр-прессы

Фильтр-прессы обеспечивают обезвоживание осадков очистных сооружений методом их прессования. Как правило их используют для удаления жидкой составляющей из ила и шлама, оседающего на дне водоочистных сооружений. Кроме того, такие фильтры нашли применение на производственных предприятиях, где обезвоживают осадки технических стоков.

Принцип работы

Фильтр-прессы позволяют обезвоживать иловый осадок, имеющий густоту в 5%. Сгущение происходит при помощи дополнительного оборудования. Если пресс необходим для удаления влаги из незагущенного шлама, то его доукомплектовывают надстройкой-загустителем. В результате получается компактное самодостаточное устройство для очистки сточных вод.

Весь комплекс обезвоживания осадка сточных вод включает в себя:

• Сгустители;
• Насосы дозаторы;
• Установку приготовления раствора флокулянта;
• Компрессор;
• Транспортирующее оборудование.

Сам фильтр-пресс представляет собой ленту, на которой равномерно распределяется загущенный шнек. Прессование происходит системой валов, через которые пропускается осадок. Удаление «отжатых» твердых частиц осуществляется при помощи ножей.

Где применяется

Данное устройство применяется для обезвоживания осадка сточных вод в таких сферах, как:

• Бытовые очистные сооружения;
• Легкая промышленность;
• Нефтеперерабатывающая отрасль;
• Горнодобывающая промышленность и пр.

Преимущества

К достоинствам данного метода обезвоживания осадков сточных вод относится:

• Эффективность обработки составов с минимальной затратой энергии;
• Экономия расхода флокулянта;
• Фильтр-пресс обладает большим сроком службы;
• Может работать автоматически, что позволяет снизить количество ручного труда.

Фильтровальные мешки

Фильтровальные мешки применяются для обезвоживания осадков очистных сооружений, а также для отделения твердых включений от различных производственных жидкостей. Характерной их особенностью является рекордная эффективность – они позволяют удалить из воды до 99% всех содержащихся в ней твердых частиц.

Особенности устройства фильтров-мешков и принцип работы

На эффективность обезвоживания ила и шлама влияет материал, из которого выполнен мешок. Для их изготовления применяют следующие виды нетканых полотен:

• Полипропиленовые;
• Полиэстеровые;
• Из нейлона;
• Из лавсана и пр.

Фильтровальный мешок состоит из следующих элементов:

• Входной патрубок для закачивания в мешок шлама, который нужно отделить от воды, или жидкости, которую необходимо очистить от твердых частиц.
• Выходное отверстие, через которое выводится жидкость.
• Нетканый материал, выполняющий функцию фильтра.
• Прокладки и уплотнители, предотвращающие протечки влаги.
• Корзина для поддержки мешка со шламом, если он имеет большие размеры.

Размер частиц, которые способен задерживать мешок, зависит от размеров его ячеек. Этот показатель может составлять от 1 до 100 мкм.

Обезвоживание осадка сточных вод осуществляется по следующей схеме:

1. Мешок заполняется осадком через впускное отверстие.
2. Под воздействием давления жидкость проходит сквозь ячейки мешка и выталкивается через выходное отверстие. При этом обезвоженный шлам остается внутри мешка.
3. Накопленный шлам утилизируется вместе с мешком. То есть фильтр используется только один раз.

Область применения

Фильтровальные мешки могут применяться в любых сферах промышленности, где возникает необходимость отфильтровать такие типы загрязнений, как:

• Частицы оксида железа;
• Ил и песок;
• Грязь;
• Лакокрасочные материалы
• Промышленные масла;
• Нефтепродукты и топливо.

Также мешки применяются в бытовых целях, к примеру, для фильтрации воды из колодца.

Преимущества

Механическое обезвоживание осадков сточных вод при помощи фильтровальных мешков имеет ряд преимуществ:

• Эффективность свыше 97%.
• Экономическая выгода ввиду дешевизны мешков.
• Надежность, благодаря тому, что отсутствуют движущиеся узлы, которые изнашиваются.
• Компактные размеры.
• Большая площадь очистки, что обеспечивает высокую производительность.
• Существуют мешки различной формы и размеров.
• Химическая стойкость, что позволяет обезвоживать иловый осадок, содержащего агрессивные химические элементы.
• Устойчивость к экстремальным температурам, благодаря чему допускается фильтрация жидкости или удаление воды из горячего ила или шлама.

Где купить

Если вам требуется оборудование для одного из вышеописанных механизированных способов обезвоживания осадка, обратитесь в нашу компанию. Менеджеры «Техносфера» бесплатно проконсультируют, ответят на интересующие вопросы и помогут с выбором обезвоживающей установки. Также вы можете заказать оборудование, отвечающее тем или иным требованиям.

Чтобы связаться с нами напишите в чат-онлайн или позвоните по указанному номеру телефона.

Источник

ГК «Униконс»

Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.

«Антисептики Септоцил»

Септоцил. Бытовая химия, антисептики.

«Петритест»

Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.

«АльтерСтарт»

Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.

• Вы здесь:
• Библиотека технолога
• Организация и технологии пищевых производств
• Зуева, Зарцына — Экозащитные технологии систем водоотведения предприятий пищевой промышленности

ГЛАВА 3. СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД. 3.1. СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

При эксплуатации очистных сооружений образуется значительное количество осадков (шлама), которые представляют собой смесь различных механических компонентов (минерального и органического происхождения) и воды.

Такие осадки условно классифицируют на следующие основные категории: минеральные, органические осадки и избыточный активный ил.

В осадках содержится свободная и связанная вода. Свободная вода (60-65 %) может быть удалена сравнительно легко, связанная вода (30-35%) – коллоидно-связанная и гигроскопическая – гораздо труднее. Коллоидно-связанная влага обволакивает твердые частицы гидратной оболочкой и препятствует их соединению в крупные агрегаты. Некоторое количество этой влаги удаляется из осадка после коагуляции в процессе фильтрования. Полное удаление влаги достигается в процессе высокотемпературной сушки.

3.1. СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Выбор процесса обработки осадка осложняется непостоянством его состава и относительно низкой концентрацией сухого вещества. Предпочтение отдается методу, при котором достигается лучшая стабилизация и обезвоживание осадка, облегчающая его утилизацию.

На рис. 3.1 представлены способы обработки осадков сточных вод.

Рис. 3.1. Технологические процессы и оборудование, используемые для обработки осадков сточных вод пищевых предприятий

В настоящее время предложено, разработано и внедрено много различных методов, применяемых для переработки осадков с целью использования их в хозяйственной деятельности или их ликвидации. При переработке осадков сточных вод достигается их обезвоживание, стабилизация (минерализация) и обезвреживание. Как правило, результаты переработки, получаемые применением одного из методов, не дают достижения общей цели. Поэтому только сочетанием методов можно решить проблему переработки осадков применительно к конкретному составу сточных вод, схеме очистки воды, условиям эксплуатации и материально-техническому обеспечению очистной станции, а также к практической возможности использования осадков. Данные табл. 3.1 показывают принципиальные возможности некоторых наиболее распространенных методов, которые следует рассматривать как отдельные процессы в общих схемах полной переработки осадков и сточной воды.

Любая схема переработки осадков должна отвечать следующим условиям: возможности использования сухого вещества, целесообразности использования побочных продуктов (газа, энергии, тепла) и получения других эффектов. Та или иная схема может применяться в ограниченном диапазоне производительности очистных сооружений для обработки осадков.

Методы переработки осадков сточных вод

Уплотнение осадков. Уплотнение осадков связано с удалением свободной влаги и является необходимой стадией всех технологических схем обработки осадков. При этом в среднем удаляется 60% влаги и масса осадка сокращается в 2,5 раза. Наиболее трудно уплотняется активный ил, влажность которого составляет 99,2-99,5 %.

Для уплотнения используют следующие методы:

• гравитационный, основанный на оседании частиц дисперсной фазы. Применяемое оборудование – илоуплотнители, в качестве которых используют отстойники (см. подп. 2.1.2). Недостатком является высокая концентрация взвешенных веществ в отделяемой воде и большая влажность уплотненных осадков. Для интенсификации процесса используют коагулирование осадков, совместное уплотнение различных видов осадков;
• флотационный, основанный на прилипании частиц осадков к пузырькам воздуха и всплывании вместе с ними на поверхность. Применяемое оборудование – флотаторы, электрофлотаторы (см. подп. 2.2.3, 2.2.6). Достоинством метода является сокращение продолжительности процесса и более высокая степень уплотнения;
• центробежный, основанный на отделении осадка под действием центробежных сил при высоких скоростях разделения. Применяемое оборудование – гидроциклоны и центрифуги.

По технологическим особенностям гидроциклоны подразделяются на напорные и безнапорные. Для сгущения осадков моечных, ливневых и сточных вод основное распространение получили напорные конические гидроциклоны (см. подп. 2.1.4).

Известен способ уплотнения избыточного активного ила путем введения минерального реагента с последующим отстаиванием. С целью повышения степени уплотнения избыточного ила и обеспечения возможности его утилизации в качестве минерального реагента используют калиево-кальциевый цеолит.

Обезвоживание осадков. Наиболее легко обезвоживаются минеральные осадки и гораздо труднее – органические осадки и избыточный активный ил.

Осадки обезвоживают на иловых площадках и механическим способом.

Иловые площадки – это участки земли, со всех сторон окруженные земляными валами или бетонными стенками. Такие площадки можно разделить на две основные категории: иловые площадки естественного обезвоживания и сушки и площадки интенсивного обезвоживания и сушки.

К первой категории относят площадки, в которых используются природные процессы испарения и декантации. Если почва хорошо фильтрует воду и грунтовые воды находятся на большой глубине, иловые площадки устраивают на естественных грунтах. Ко второй категории относятся площадки с искусственным основанием, дренажом и подогревом.

Применение того или иного вида иловых площадок зависит от местных условий: специфики климата, наличия дополнительных источников энергии, свободных площадей.

Для повышения производительности иловых площадок осадок сточных вод предварительно подвергают аэробной стабилизации, а в качестве химического реагента используют нитрат аммония.

Иловую воду с иловых площадок направляют повторно на очистные сооружения. В районах с теплым климатом для очистных сооружений производительностью более 10 000 м 3 /сут могут быть оборудованы площадки с поверхностным удалением воды. Они представляют собой площадку из 4-8 карт.

Наиболее эффективно применение механического обезвоживания на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах, виброфильтрах, различных центрифугах. Введение коагулянтов может значительно повысить производительность этих установок. При этом происходит процесс укрупнения и объединения в хлопья тонкодисперсных и коллоидных частиц. Необходимо отметить, что эффективность коагуляции в значительной степени зависит от правильного определения дозы коагулянта, способа введения его в осадок и смешения с ним.

Фильтрующей средой на фильтрах является фильтровальная ткань и слой осадка, прилипающий к ткани и образующий дополнительный вспомогательный слой, который собственно и обеспечивает задержание мельчайших частиц суспензии. По мере увеличения слоя роль фильтрующей перегородки (ткани) сводится лишь к поддержанию фильтрующего вспомогательного слоя. Увеличение толщины слоя обеспечивает улучшение качества фильтрата, но в то же время в результате увеличения сопротивления прохождению воды через поры и капилляры кека уменьшается скорость фильтрации.

Среди фильтрующих аппаратов наиболее распространены барабанные вакуум-фильтры. Они выпускаются со сходящим полотном и без сходящего фильтрующего полотна.

Вакуум-фильтр со сходящим полотном (рис. 3.2) состоит из горизонтально расположенного цилиндрического полого барабана, частично (на 35-40%) погруженного в резервуар с фильтруемой суспензией. Разделенный внутри на изолированные секции барабан вращается на валу, один конец которого соединен с электроприводом, а другой имеет распределительную головку. Назначение последней заключается в поочередном сообщении отдельных секций барабана с вакуумной и напорной линиями. Фильтрат под действием вакуума проходит через фильтровальную ткань секции барабана и отводится наружу.

Рис. 3.2. Схема вакуум-фильтра с непрерывной регенерацией фильтровальной ткани:
1 – фильтроткань; 2 – возвратный ролик; 3 – натяжной ролик; 4 –разгрузочный ролик;
5 – нож для съема кека; 6 – желоб промывной воды; 7 – отвод промывной воды; 8 – корыто фильтра;
9 – барабан фильтра; 10 – распределительная головка; 11 – трубы с насадками для промывки ткани

Фильтровальная ткань при вращении барабана сходит на систему роликов. При прохождении ее через разгрузочный ролик кек отделяется от ткани и снимается ножом. При этом происходит одновременная отдувка кека и очистка ткани сжатым воздухом, подающимся в полый ролик. При движении ткани от ролика к натяжному и возвратному роликам происходит промывка ее с обеих сторон водой, подающейся под давлением из насадок. Ролики самоустанавливающиеся, благодаря чему ткань на барабане всегда натянута должным образом. При недостаточной регенерации фильтровальной ткани в разбрызгивающую систему вместо воды может подаваться ингиби- рованная соляная кислота. Недостатками обезвоживания на вакуум фильтрах являются высокая влажность осадка и большой расход реагентов (например, хлорного железа, извести). Характеристика вакуумных фильтров приведена в табл. 3.2.

Рабочие характеристики вращающихся вакуумных фильтров для обезвоживания различных шламов

Другим распространенным оборудованием для обезвоживания осадков является фильтр-пресс. Для этих целей наиболее широко применяют рамные и камерные фильтр-прессы, аппараты типа ФПАКМ и ленточные фильтр-прессы.

Из всех известных механических обезвоживающих устройств фильтр-прессы дают осадок с самой низкой влажностью. Производительность их несколько ниже, чем у вакуум-фильтров при равных условиях кондиционирования.

Виброфильтры отличаются простотой конструкции, малой энергоемкостью и не требуют вспомогательного оборудования. Основное преимущество этих фильтров состоит в возможности обезвоживания некоторых категорий осадков без кондиционирования. Продольные, поперечные или комбинированные колебания фильтрующей перегородки интенсифицируют процесс удаления жидкости из суспензии.

К недостаткам виброфильтров следует отнести сравнительно высокую влажность обезвоженных осадков и значительные потери твердой фазы с фильтратом. В настоящее время виброфильтры применяют в основном в химической, пищевой и обогатительной промышленности. Опыт их применения в практике обработки осадков сточных вод пока невелик.

Высокоэффективным методом сгущения осадков сточных вод и избыточного активного ила является центрифугирование (см. подп. 2.1.4). Преимущества способа – простота, экономичность и низкая влажность сгущенного продукта; недостаток – большой унос твердой фазы с осветленной жидкостью (фугатом), что приводит к необходимости дополнительной стадии очистки фугата, например сепарированием.

Для обезвоживания осадков сточных вод и избыточного активного ила наиболее эффективны непрерывнодействующие, осадитель- ные горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка. Преимущество этих центрифуг – высокая производительность при низком удельном расходе энергии. Недостатки – невысокая степень сгущения осадка, а также быстрый износ шнека и ротора. Всесторонние исследования безреагентного центрифугирования осадков сточных вод и избыточного ила показали возможность практического использования этого способа.

Для повышения эффективности центрифугирования применяют различные химические реагенты, в частности синтетические флокулянты. Обработка флокулянтами катионного типа позволяет повысить эффективность задержания сухого вещества до 95-99%. Высокая степень сгущения твердой фазы может быть достигнута на тарельчатых сепараторах. Известно, что эффективность сгущения суспензии активного ила с использованием сепараторов существенно зависит от предварительной термореагентной обработки.

Термическая обработка. После уплотнения (сгущения) и обезвоживания дальнейшая обработка осадков сточных вод может быть осуществлена с применением термических методов.

Наиболее эффективным способом обработки осадков, образующихся при очистке сточных вод, является термическая сушка, предназначенная для обеззараживания и уменьшения массы осадков сточных вод. Использование барабанных вакуум-фильтров, центрифуг с последующей термической сушкой и одновременной грануляцией позволяет получать продукт в виде гранул. Это обеспечивает получение незагнивающего и удобного для транспортировки, хранения и внесения в почву органоминерального удобрения, содержащего азот, фосфор, микроэлементы.

Для сушки избыточного активного ила и осадков сточных вод рекомендуют барабанные сушилки, сушилки с кипящим слоем, распылительные сушилки. В качестве сушильного агента используют топочные газы, перегретый пар или горячий воздух. Наиболее часто применяют дымовые газы при 500-800 °С.

Поскольку концентрированная иловая суспензия имеет высокую вязкость, ее перед сушкой подогревают.

Широкое распространение для сушки обезвоженных осадков сточных вод получили барабанные сушилки, принцип действия которых основан на том, что барабан вращается со скоростью 1,5-8 об/мин, для равномерного распределения осадка внутри барабана устанавливают насадки, высушенный материал удаляют транспортером. Отходящие газы после очистки в циклоне или скруббере выбрасываются в атмосферу. Влажность осадков после сушки снижается в 2,2-2,6 раза. Основными недостатками барабанных сушилок являются их громозкость, большая металлоемкость и высокие капитальные и эксплуатационные затраты.

В последнее время для обработки ила с коагулянтами рекомендуется применять сушилку со взвешенным слоем инертных тел.

Процесс осуществляется следующим образом. Обезвоживаемый продукт сначала поступает в вакуум-фильтр, а затем в двухвальный смеситель. Влажность смеси составляет 45-50 %. Далее смесь подается в сушилку вихревого слоя, заполненную инертной насадкой, в качестве которой используется галька или цементный клинкер с частицами размером 5-6 мм. Теплоносителем и псевдоожижающим агентом являются разбавленные воздухом дымовые газы температурой 500 °С. Генератором дымовых газов служит топка, в которой сжигают мазут или природный газ. Температура псевдоожижен- ного слоя поддерживается на уровне 100-120 °С. Влажный материал контактирует с интенсивно движущимися частицами, обезвоживается, измельчается и вместе с отходящими газами направляется в систему циклонов. После первой и второй ступеней очистки в прямоточном циклоне сухой продукт поступает в двухвальный смеситель, а остальная часть вместе с сухими частицами из батарейного циклона подается в сборник готового продукта. Давление дымовых газов под газораспределительной решеткой поддерживается около 4-5 кПа. Количество загрузочного шлама приблизительно соответствует массе инертных частиц. Рабочая нагрузка при сушке осадка в аппарате, снабженном мешалкой, составляет 6-8 кг/ч; влажность суспензии активного ила после высушивания примерно 3-5 %; потери суспензии в сушилке с псевдосжиженным слоем около 4%, а в распылительной 9 %.

Распылительные сушилки применяют для сушки очень влажных осадков. Предварительно подсушенный осадок подают в верхнюю часть сушилки, куда из топки поступают газы при 350 °С. Сушка осадка происходит с большой скоростью до влажности 8-10%. Газы очищают в батарейном циклоне.

Сжигание осадков осуществляют, если их утилизация в исходном виде невозможна или экономически нецелесообразна. При сжигании объем осадков уменьшается в 80-100 раз. Перед сжиганием осадки должны быть обезвожены или подвергнуты термической сушке.

Процесс сжигания осадков включает следующие стадии: нагревание, сушку, отгонку летучих веществ, сжигание органической части и прокаливание.

Дымовые газы содержат СO₂, пары воды и другие, возможно, токсичные, компоненты, что вызывает необходимость очистки отходящих газов перед выбросом в атмосферу. Установки для сжигания осадков сточных вод должны обеспечивать полноту сгорания органической части осадка и утилизацию теплоты отходящих газов.

Для сжигания осадков применяются многоподовые, барабанные, циклонные печи, печи с кипящим слоем, печи со шлаковым расплавом.

Многоподовые печи (рис. 3.3) получили широкое распространение в странах Западной Европы и США для сжигания отходов, в первую очередь, осадков городских сточных вод. Печь состоит из цилиндрического стального корпуса, футерованного огнеупором, с поэтажно расположенными подами. По оси печи располагается охлаждаемый воздухом полый вал с гребковыми лопастями. Вал приводится во вращение от расположенного внизу электропривода и передаточного механизма. Гребковые лопасти, так же как и вал, выполняются пустотелыми. Через них в процессе работы подается воздух для охлаждения металлических поверхностей. Влажный продукт перемещается гребковыми лопастями сверху вниз от пода к поду навстречу дымовым газам. За счет тепла идущих в противотоке дымовых газов происходит подсушивание отходов, а затем их воспламенение, для чего дополнительно используют горючий газ. Зола, выходящая из патрубка, обычно гасится водой, которая затем направляется в отвал.

Рис. 3.3. Поперечное сечение многоподовой печи:
1 – корпус; 2 – под; 3 – воздухоохлаждаемый полый ест; 4 – гребковые лопасти;
5 – электропривод; 6 – передаточный механизм; 7 – люк; 8 – патрубок

Барабанные печи – основной вид теплоэнергетического оборудования, которое применяется для централизованного сжигания твердых и пастообразных производственных отходов (ПО). Этими печами оснащены практически все станции обезвреживания ПО, построенные в странах Западной Европы за последние годы. Основным узлом барабанной печи (рис. 3.4) является горизонтальный цилиндрический корпус, покрытый огнеупорной футеровкой и опирающийся бандажами на ролики. Барабан наклонен под небольшим углом в сторону выгрузки шлака и в процессе работы вращается со скоростью 0,8-2 мин -1 , получая движение от привода через зубчатый венец. Во избежание продольного смещения барабана предусмотрены ролики.

Рис. 3.4. Схема барабанной печи:
А – загрузка отходов; С– дымовые газы; В – выгрузка золы (шлака); Д– дополнительное топливо; Е – воздух;
Г– тепловое излучение; 1 – корпус барабанной печи; 2 – футеровка; 3 –разгрузочный торец; 4 – присоединительные сегменты;
5 – вентилятор; 6 – бандажи; 7 – ролики опорные; 8 –ролики боковые; 9 – зубчатый венец; 10 – привод;
11 –зона испарения воды; 12 – отходы; 13 – зона горения; 14 – зола (шлак)

Твердые и пастообразные отходы подаются в корпус печи с ее торца в направлении стрелки А. В случае необходимости дополнительное топливо или жидкие горючие отходы (растворители) распыливаются через форсунку (стрелка Д), повышая температуру внутри печи. В зоне поступивший материал, перемешиваясь при вращении печи, подсушивается, частично газифицируется и перемещается в зону горения. Излучение от пламени в этой зоне раскаляет футеровку печи и способствует выгоранию органической части отходов и подсушке вновь поступившего материала. Образовавшийся в зоне шлак перемещается к противоположному торцу печи в направлении стрелки В, где падает в устройство для мокрого или сухого гашения золы и шлака.

Газы, покидающие печь, могут содержать несгоревшие примеси, поэтому обычно после барабанной печи в схеме предусматривается камера дожигания. Для очистки отходящих газов предусматриваются скрубберы или электрофильтры.

Печи с псевдоожиженньш (кипящим) слоем. Применение кипящего слоя позволило резко интенсифицировать ряд технологических процессов. Этот метод получил широкое распространение и для термического обезвреживания ПО, особенно в Японии, Франции, ФРГ и США.

В печах с кипящим слоем продукт переходит во взвешенное состояние в камере сгорания потоком воздуха, проходящим через слой сыпучего (порошкообразного или дробленого) материала.

Скорость газового потока должна быть достаточной для того, чтобы частицы находились во взвешенном состоянии и вихревом турбулентном движении, напоминающем поток кипящей жидкости.

В нагретом кипящем слое происходит интенсивный теплообмен между частицами и газом. Теплопередача в кипящем слое в 4 раза выше, чем в неподвижном.

На рис. 3.5 показана принципиальная схема печи с кипящим слоем. Вертикальный корпус печи, футерованный огнеупорным кирпи-чом, имеет внизу газораспределительную решетку провального или беспровального типа. В процессе работы печи под решетку подается псевдоожижающий газ, обычно воздух. Воздух приводит во взвешенное состояние зернистую загрузку, которая распределяется на плотную фазу слоя и разбавленную фазу.

Сверху на загрузку через форсунки или дозаторы подаются отходы. Горение осуществляется в камере. Вода, попадающая в кипящий слой, почти мгновенно испаряется. Турбулизованная раскаленная поверхность кипящего слоя с движущимися во всех направлениях твердыми частицами не дает образовываться крупным сферическим каплям, мгновенно разрушает их до мельчайших капель, что значительно увеличивает суммарную поверхность испарения. Наличие крупных частиц или слипшихся агломератов шлама создает условия для частичного горения отходов. Среднее время существования крупных частиц составляет около 30 мин. Дымовые газы, содержащие минеральные механические примеси, очищаются в циклоне. Выгрузка пыли производится шнеком.

Рис. 3.5. Схема работы печи с псевдоожиженным слоем:
1 – плотная фаза ожиженного слоя; 2 – разбавленная фаза ожиженного слоя;
3 – печь; 4 – распыленный загруженный материал, 5 – камера;
6 – циклонный сепаратор; 7 – труба для возврата материалов;
8 – газораспределительная решетка

Печи кипящего слоя менее универсальны, чем барабанные и многоподовые, и требуют особых условий работы. Главный недостаток состоит в том, что предварительно подогретый до 600 °С слой песка периодически остужают до 400-450 °С. При такой температуре в слое песка горение прекращается, идут процессы крекинга и коксования, т. е. газификация шлама, что приводит к образованию коксовых агломератов и закупориванию кипящего слоя. В то же время при правильном выборе объекта обезвреживания и соблюдении технологических режимов печи кипящего слоя работают надежно и эффективно.

Институт «Гинцветмет» предлагает использование технологии переработки отходов в топках с барботируемым расплавом шлака (принцип Ванюкова). Сущность технологического процесса переработки отходов сточных вод в топках со шлаковым расплавом заключается в высокотемпературном разложении компонентов рабочей массы в слое барботируемого шлакового расплава при температуре 1250-1400 °С и выдерживании их в течение 2-3 с, что обеспечивает полное разложение всех сложных органических соединений до простейших компонентов. Барботаж осуществляется за счет подачи через стационарные дутьевые устройства окислительного дутья. Отходы рассматриваются как топливо с теплотворной способностью 1500-1800 ккал/кг при влажности 51,7 %.

Стабилизацию осадков проводят для разрушения биологически разлагаемой части органического вещества на диоксид углерода, метан и воду. Стабилизацию ведут при помощи микроорганизмов в анаэробных (см. подп. 2.4.2.2) и аэробных (см. подп. 2.4.2.1) условиях.

Стабилизация осадков достигается следующим образом:

• минерализацией органического вещества (анаэробное метановое брожение, аэробная стабилизация, тепловая обработка, биотермическое разложение);
• изменением активной реакции среды (повышением величины рН путем введения щелочей, например, извести);
• уничтожением кислотных микроорганизмов нагреванием (пастеризация, тепловая обработка, термическая сушка);
• обезвоживанием осадков (удалением влаги фильтрованием и испарением);
• введением химических веществ и соединений, подавляющих развитие микроорганизмов (химические методы).

В зависимости от принятого метода и степени обработки осадков стабилизация может быть неполной (временной) или необратимой. При минерализации органического вещества загнивание последнего возможно лишь в случае неполного распада разлагающейся его части. При стабилизации без минерализации органического вещества процесс становится обратимым при повторном увлажнении и создании условий для жизнедеятельности кислотных микроорганизмов.

Длительное хранение осадков, ранее нагретых или обработанных известью и другими химическими веществами, приводит к повторному развитию микроорганизмов.

В связи с изменением физико-химических характеристик осадков стабилизация обладает следующими преимуществами:

• улучшением водоотдающей способности осадков (аэробная стабилизация, тепловая обработка, введение извести);
• существенным сокращением объема (фильтрование, испарение влаги);
• получением побочных продуктов (метана при анаэробном сбраживании);
• частичным или полным обезвреживанием (обработка известью для обеспечения дополнительной дегельминтизации осадка), сбраживанием, термической обработкой.

Одна из наиболее перспективных технологий переработки органических отходов из осадков сточных вод пищевой промышленности – анаэробное сбраживание.

Метод анаэробного сбраживания наиболее приемлем для переработки отходов сточных вод предприятий пищевой промышленности с точки зрения гигиены и охраны окружающей среды, т. к. обеспечивает наибольшее обеззараживание осадков и устранение патогенных микроорганизмов.

Процесс включает два этапа. На первом этапе сложные органические полимеры (клетчатка, белки, жиры и т. д.) под действием разнообразных анаэробных бактерий разлагаются до более простых соединений (летучих жирных кислот, спиртов, водорода и окисида углерода, уксусной и муравьиной кислот, метилового спирта). На втором этапе метанобразующие бактерии превращают органические кислоты в метан, углекислый газ, воду.

В процессе анаэробной обработки осадков образуется биогаз (сжигая 1 м 3 биогаза получают 2 кВт электроэнергии и 2,5-3,0 кДж тепла). Остаток, образующийся при анаэробной переработке отходов, содержит значительное количество питательных веществ и может быть использован в качестве удобрения.

Аэробная стабилизация осадков сточных вод – процесс окисления эндогенных и экзогенных органических субстратов в аэробных условиях. В отличие от анаэробного сбраживания аэробная стабилизация протекает в одну ступень.

Аэробной стабилизации может подвергаться неуплотненный и уплотненный избыточный активный ил и его смесь с осадком первичных отстойников.

Известен способ аэробной стабилизации осадков сточных вод путем смешивания избыточного активного ила и сырого осадка из первичных отстойников. Для ускорения процесса и повышения водоотдающих свойств стабилизированного осадка часть избыточного активного ила перед смешиванием подвергают ультразвуковой обработке (при частоте 30-900 кГц, 20-120 с).

Аэробная стабилизация осадков сточных вод, с одной стороны, обеспечивает получение биологически стабильных продуктов, хорошие показатели влагоотдачи, простоту эксплуатации, низкие строительные стоимости сооружений. С другой стороны, необходимы значительные энергетические затраты на аэрацию. Аэробно стабилизированные осадки могут содержать возбудителей инфекционных заболеваний и требуют обеззараживания.

К достаточно новым методам обработки сточных вод относится способ, основанный на работе бактерий рода Bacillus с эндогенным типом дыхания, обладающих высокой дегидрогеназной активностью. Для них органическое вещество осадков является питательным субстратом в аэробных условиях. Процесс продолжается до тех пор, пока имеется питательный субстрат, усвояемый питательной средой.

После исчезновения субстрата процесс продолжается за счет внутриклеточного вещества бактерий, составляющего их собственный запас питательных ресурсов. Эта стадия эндогенного дыхания является завершающей в жизнедеятельности микроорганизмов и характеризуется резким снижением живых бактериальных клеток за счет ферментов дегидрогеназы, вырабатываемых живыми клетками. Активность дегидрогеназ определяет скорость и глубину процесса биологического окисления, при этом максимальная активность дегидрогеназы соответствует наибольшему количеству живых клеток.

Экспериментальные исследования показывают преимущества селекционных бактерий, которые не образуют осадка при очистке различных нефтесодержащих сточных вод. Они являются конкурентоспособными с высоким окислительно-восстановительным потенциалом.Селекционные микроорганизмы – автотрофы развиваются и проявляют максимальную активность при значительных количествах биомассы. Для более глубокой очистки от биомассы в системе NAST используются наполнители из естественных природных материалов: гальки, песка, щебня и специально изготовленных (модулей из полихлорвинила, носителя из глины и др. различных размеров и форм. Селекционные бактерии наносятся на фильтры для обеспечения безотходного процесса очистки и прозрачности очищенной воды, которая может сбрасываться в водоемы без ущерба гидробионтам, обеспечивая охрану окружающей среды при очистке нефтесодержащих сточных вод.

Биологическая очистка сточной воды от жиров препаратом- биодеструктором жиров «Гриз Трит» позволяет не только очищать стоки предприятия от растворенных жиров, утилизировать массу твердых жиров, но и постоянно поддерживать канализационный коллектор и коммуникации в чистом состоянии.

Микробиологический препарат «Микрозим™ Гриз Трит» содержит комплекс (6-12) видов живых микроорганизмов, основным источником энергии жизнедеятельности которых являются различные фракции животных жиров и растительных масел. Попадая в загрязненную жирами водную среду, микроорганизмы в течение 12–24 ч начинают активно размножаться, эффективно используя жиры в качестве источника энергии, необходимой для увеличения численности и создания новых колоний. При этом происходит биодеструкция жиров, т. е. разложение жира на воду, углекислоту, нитриты, сульфаты. Жиры превращаются в экологически безвредные продукты микробного метаболизма. Вода очищается от растворенных жиров, азота, фосфора. Тяжелая жировая масса разлагается и выпадает в легкий осадок.

Обработка биодеструктором жиров «Микрозим™ Гриз Трит» позволяет не только устранить перечисленные выше проблемы, но и превратить обычный жироуловитель в эффективно работающее очистное сооружение:

• степень очистки воды на 60-80% выше, чем у механического жироуловителя;
• чем дольше отходы и стоки находятся в емкости, тем выше степень утилизации (сокращения объема) жировой массы и очистки сточной воды от жиров, белков, азота и фосфора;
• в результате биодеструкции жировая масса разлагается на воду, углекислоту и легкий донный осадок;
• сточная вода, сбрасываемая в канализацию, насыщается активными бактериями – деструкторами жира, из которых на поверхностях канализационных труб и сочленений формируется живая биопленка, разлагающая уже существующие жировые наросты и не допускающая образования новых жировых наслоений в долгосрочной перспективе;
• жировая масса в накопителе не застывает и не образует корку при любых температурах (в результате микробиологического разжижения), что существенно облегчает и ускоряет процесс откачки и вывоза содержимого в любое время года;
• существенно уменьшаются неприятные запахи, т. к. в результате интенсивной микробиологической активности подавляются гнилостные процессы, а вместе с ними исчезают и неприятные запахи.

Последние два свойства биодеструктора проявляются и в проточных механических жироуловителях, прежде всего для устранения проблем затвердевания собранного жира и неприятного запаха.

Биопрепарат «Микрозим™ Гриз Трит» рекомендован ГУ НИИ Медицины Труда РАМН и Службой Роспотребнадзора РФ как эффективное средство предварительной биологической очистки стоков от жиров перед их сбросом на городские очистные сооружения. При оборудовании накапливающей емкости системой аэрации скорость утилизации жировой массы и очистки воды возрастает в 3-4 раза. Биопрепарат активен в диапазоне температур от +5 до +45 °С, оптимальные температуры от +15 до +35 °С, переносит отрицательные температуры в «спящем состоянии» и возобновляет активность с потеплением. Препарат безвреден для человека, животных, растений, не создает кислотной или щелочной среды, некоррозивен, полностью биоразлагаем, безопасен для очистных сооружений и канализации, соответствует подтвержденному 5 классу опасности веществ.

Источник