Машина для обезвоживания осадка: как обрабатывается и удаляется осадок на очистных сооружениях

Что такое осадок при очистке сточных вод?

Шлам – это полутвердый остаток, который выделяется при очистке сточных вод. Это побочный продукт как первичной, так и вторичной очистки, состоящий из воды, смешанной со взвешенными твердыми веществами, органическими веществами, микроорганизмами и микропримесями. В зависимости от происхождения и стадии переработки шламы подразделяют на три основных типа:

• Первичный ил — Необработанные осевшие твердые вещества из первичного отстойника, обычно серые и пахучие.
• Вторичный (биологический) ил — Микробная биомасса, образующаяся в ходе процессов биологической очистки, таких как активный ил или капельные фильтры.
• Третичный или химический ил — Твердые вещества, образующиеся в ходе глубокой очистки с использованием коагулянтов или химикатов для удаления фосфора.

Муниципальные очистные сооружения в США ежегодно производят более 8 миллионов тонн сухого осадка. , что делает обработку осадка одной из наиболее серьезных проблем, связанных с затратами и соблюдением требований при очистке воды. Необработанный ил содержит болезнетворные микроорганизмы, тяжелые металлы и соединения азота, которые представляют серьезную угрозу для окружающей среды, если их сбрасывать без надлежащей обработки.

Как обрабатывают шлам? Пошаговый процесс

Обработка осадка — это многоэтапный процесс, предназначенный для уменьшения объема, устранения болезнетворных микроорганизмов и получения стабилизированного конечного продукта, который можно безопасно утилизировать или повторно использовать. Основные этапы включают в себя:

1. Утолщение

Свежесобранный ил содержит 95–99% воды. Загущение снижает содержание воды за счет гравитационного осаждения или флотации растворенным воздухом, увеличивая концентрацию твердых веществ с 0,5% до примерно 3–6%. Этот шаг уменьшает объем, отправляемый в последующие процессы, и снижает затраты на электроэнергию.

2. Стабилизация

Стабилизация уничтожает болезнетворные микроорганизмы и снижает содержание летучих твердых веществ, ограничивая запах и биологическую активность. Двумя доминирующими методами являются анаэробное пищеварение — который также производит биогаз для восстановления энергии — и аэробное пищеварение , используется для небольших объектов. Стабилизация известью предлагает химическую альтернативу, когда инфраструктура варки недоступна.

3. Кондиционирование

Перед обезвоживанием осадок кондиционируют с помощью полимерных флокулянтов или хлорида железа для агрегирования мелких частиц. Правильное кондиционирование имеет решающее значение — оно напрямую определяет эффективность обезвоживания и сухость конечного кека. Дозировка полимера обычно составляет от 2 до 10 кг на тонну сухого вещества.

4. Обезвоживание

Обезвоживание является наиболее механически трудоемким этапом. Он отделяет большую часть оставшейся воды от стабилизированного ила с образованием полутвердого кека. Варианты оборудования включают центрифуги, ленточные фильтр-прессы, шнековые прессы и пластинчатые фильтр-прессы. Содержание сухого остатка в полученном кеке обычно достигает 18–35%, что значительно снижает вес при транспортировке и утилизации.

5. Утилизация или повторное полезное использование

Обработанный ил, называемый твердыми биологическими веществами при соблюдении нормативных стандартов качества, вносится в почву в качестве удобрения, компостируется, сжигается для рекуперации энергии или отправляется на свалку. В Соединенных Штатах примерно 55% твердых биологических веществ повторно используются в сельском хозяйстве и мелиорации в соответствии с правилами EPA 503.

Как работает центрифуга для обезвоживания осадка?

A центрифуга для обезвоживания осадка — чаще всего декантерная центрифуга — использует центробежную силу для отделения жидкости от твердых веществ на скоростях, которые в 1500–3000 раз превышают силу тяжести (силу перегрузки). Это ускоренное разделение за секунды достигает того, на что для гравитационного осаждения потребовались бы часы.

Основные механические компоненты

• Вращающаяся чаша — Горизонтальный цилиндрический барабан, который вращается с высокой скоростью, создавая центробежное поле.
• Спиральный конвейер (шнек) — Винтовой шнек, который вращается внутри чаши с немного другой скоростью, непрерывно выталкивая осевшие твердые частицы к разгрузочному концу.
• Питательная трубка — Доставляет кондиционированный ил в центр чаши.
• Разгрузочные отверстия для жидкости и твердых частиц — Отдельные стоки (фугат) выходят на проточную часть; обезвоженный осадок выгружается на выходе из твердой фазы.

Процесс разделения

Когда кондиционированный ил попадает во вращающуюся чашу, разница в плотности твердых частиц и воды заставляет твердые частицы мигрировать наружу и образовывать слой на стенках чаши. Спиральный конвейер перемещает эти уплотненные твердые частицы вдоль конической части чаши к выпускным отверстиям, в то время как осветленная жидкость перетекает через регулируемые перегородки на противоположном конце. Разница скоростей чаши и спирали, известная как дифференциальная скорость (Δn) — ключевой рабочий параметр: более низкий дифференциал дает более сухой осадок, но снижает пропускную способность.

Тесты производительности

Современные центрифуги оснащены приводами с регулируемой частотой (ЧРП) как на главном, так и на заднем приводе, что позволяет в реальном времени регулировать скорость барабана и дифференциальную скорость в зависимости от характеристик поступающего ила. Эта автоматизация снижает расход полимера и улучшает консистенцию кека без вмешательства оператора.

Удаление осадка при очистке сточных вод: сравнение методов и оборудования

Удаление осадка включает в себя как физическое извлечение осадка из очистных резервуаров, так и оборудование механического обезвоживания, используемое ниже по потоку. Каждая технология имеет определенные компромиссы между капитальными затратами, эксплуатационными расходами, занимаемой площадью и сухостью продукции.

Удаление осадка из резервуара

В первичных и вторичных отстойниках ил собирается на дне резервуара и удаляется механическими скребками или всасывающими коллекторами. Скребки перемещают осевший ил в центральный бункер для перекачки. В круглых резервуарах вращающиеся мостовые скребки непрерывно перемещают ил внутрь. Частота удаления и график работы насосов имеют решающее значение: слишком долгое накопление ила увеличивает септичность и снижает производительность осветлителя.

Сравнение обезвоживающего оборудования

Центрифуги являются доминирующим выбором для крупных муниципальных объектов. потому что они сочетают в себе высокую пропускную способность, полностью закрытую изоляцию запахов и стабильную производительность при переменных нагрузках по илу. Ленточные фильтр-прессы остаются экономически эффективными для небольших предприятий со стабильным, легко обезвоживаемым осадком. Пластинчатые фильтр-прессы предназначены для применений, где максимальная сухость твердых частиц имеет приоритет над производительностью, например, при отделке металлов или сточных водах фармацевтических компаний.

Выбор правильного машина для обезвоживания осадка зависит от типа осадка, требуемой сухости кека, занимаемой площади, бюджета полимера, а также от того, должна ли работа быть непрерывной или может осуществляться периодически. Перед капитальными вложениями настоятельно рекомендуется провести пилотное испытание с репрезентативными образцами ила.

Ключевые факторы, влияющие на эффективность обезвоживания осадка

Не существует двух одинаковых потоков ила. Результаты работы любой обезвоживающей машины зависят от взаимодействия свойств осадка, предварительной обработки и настроек оборудования.

• Сжимаемость осадка — Биологический ил более сжимаем и желеобразен, чем неорганический ил, поэтому для эффективного обезвоживания требуются более высокие дозы полимера и определённая сила перегрузки.
• Содержание летучих твердых веществ — Более высокое содержание летучих обычно указывает на плохо переваренный ил, который обезвоживается менее эффективно. Хорошо переваренный анаэробный ил с содержанием летучих твердых веществ на 50–60% легче обезвоживается.
• Распределение частиц по размерам — Мелкие коллоидные частицы сопротивляются разделению. Кондиционирование полимера связывает эти частицы в более крупные хлопья, которые легче захватывать центробежными или механическими силами.
• Температура — Более теплый ил имеет меньшую вязкость, что улучшает выделение воды. Работа в холодную погоду может снизить сухость кека центрифуги на 2–5 процентных пунктов без корректирующих действий.
• Консистенция корма — Неравномерная концентрация твердых веществ в сырье приводит к нестабильности процесса. Уравнительные резервуары и автоматические питательные насосы помогают поддерживать постоянный поток в обезвоживающую установку.

Операторы, которые постоянно контролируют прозрачность (мутность) фугата, содержание твердых частиц в кеке и расход полимера, могут выявлять ранние признаки изменчивости осадка и корректировать параметры оборудования до того, как потери эффективности станут значительными. Улучшение сухости кека на 1% может снизить затраты на последующую утилизацию на 5–10%. в течение года в муниципальном учреждении среднего размера.