WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования Российской Федерации ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ А.Г.Ветошкин ЗАЩИТА ЛИТОСФЕРЫ ОТ ОТХОДОВ Учебное пособие

Пенза 2005 УДК 628.5 ББК 20.1 Ветошкин А.Г. Защита литосферы от отходов. Учебное пособие. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. - с.: ил., библиогр.

Рассмотрены основы технологии, процессов, аппаратов и оборудова ния для защиты литосферы от промышленных и бытовых отходов с ис пользованием различных принципов, методов и способов.

Приведены основные конструкции и принципы действия аппаратов, установок и сооружений для обработки, утилизации и ликвидации осадков сточных вод, приведены сведения об основах технологии переработки и утилизации твердых отходов, об их обезвреживании и захоронении на по лигонах.

Учебное пособие подготовлено на кафедре «Экология и безопасность жизнедеятельности» Пензенского государственного университета. Оно предназначено для студентов специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды» и может быть использовано в качестве основной учебной литературы при изучении и курсовом проектировании по дисцип лине «Процессы и аппараты защиты окружающей среды», при дипломном проектировании по специальности 280202 и в качестве дополнительной учебной литературы при изучении дисциплины «Экология» студентами инженерных специальностей.

Рецензенты:

Кафедра «Инженерная экология» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства, зав. кафедрой В.С.Демьянова, д.т.н., профессор.

Кандидат технических наук, профессор, академик МАНЭБ В.В.Арбузов (Пензенский филиал Международного независимого эколого политологического университета).

Издательство Пензенского государственного университета А.Г.Ветошкин Содержание Введение.

Глава 1. Образование и методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов.

1.1.Классификация отходов.

1.2.Состав и свойства отходов.

1.3. Оценка количества образования типовых отходов.

1.4. Методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов.

Глава 2. Процессы и аппараты для обработки осадков сточных вод.

2.1. Состав и свойства осадков.

2.2. Классификация методов обработки осадков.

2.3. Машины и аппараты для отстаивания активного ила.

2.4. Аэробная стабилизация и анаэробное сбраживание осадков.

2.5. Методы кондиционирования осадков сточных вод.

2.6. Уплотнение осадков.

2.7. Сушка осадков на иловых площадках и механическое обезвоживание.

2.8. Термическая сушка осадков.

2.9. Сжигание жидких отходов и осадков.

Глава 3. Процессы и установки переработки твердых отходов.

3.1. Механическая обработка твердых отходов.

3.1.1. Дробление и измельчение.

3.1.2. Грохочение и классификация.

3.1.3. Прессование и компактирование отходов.

3.2. Обогащение твердых отходов.

3.2.1. Гравитационное обогащение.

3.2.2. Магнитное обогащение.

3.2.3. Электрические методы обогащения.

3.2.4. Флотационное обогащение.

3.3. Сжигание твердых отходов.

Глава 4. Утилизация и ликвидация твердых промышленных и бытовых отходов.

4.1. Сбор, сортировка и подготовка отходов к переработке.

4.2. Утилизация твердых отходов.

4.2.1. Утилизация металлоотходов.

4.2.2. Утилизация макулатуры.

4.2.3. Утилизация отходов древесины.

4.2.4. Утилизация волокнистых материалов.

4.2.5. Утилизация резинотехнических изделий.

4.2.6. Утилизация полимерных отходов.

4.2.7. Утилизация золошлаковых отходов.

4.2.8. Утилизация ртутьсодержащих отходов.

4.3. Переработка и сжигание мусора.

Глава 5. Захоронение отходов.

5.1. Сбор и транспортирование отходов и загрязнений.

5.2. Складирование и захоронение отходов на свалках, полигонах, поверхностных хранилищах.

5.3. Подземное захоронение промышленных стоков.

5.4. Переработка и утилизация отходов по полной заводской технологии.

5.5. Обработка и утилизация отходов и загрязнений на специализирован ных полигонах.

Библиографический список.

Введение.

Жизнедеятельность человека и животных, любая технологическая деятельность неизбежно приводят к образованию различных видов отхо дов, оказывающих то или иное воздействие на окружающую среду. Одна из задач инженерной экологии - сделать так, чтобы это воздействие было по возможности умеренным и не вызвало бы необратимые пагубные изме нения в природе.

Многие виды отходов представляют повышенную опасность для ок ружающей среды, городского и сельского населения из-за высокой ток сичности. Даже их складирование или захоронение без соблюдения соот ветствующих предупредительных мер безопасности может привести к серьезным последствиям для природы и людей, экологическому ущербу.

Особенно это относится к радиоактивным, взрывоопасным отходам, лег колетучим отравляющим веществам.

В то же время некоторые отходы по своему химическому составу и физическому состоянию являются безвредными, их можно закапывать, за топлять в морях и океанах.

Проблемы образования и использования отходов многогранны. Отхо ды производства и потребления могут являться ценные видами вторичных материальных и энергетических ресурсов. Для их "добычи" нет необходи мости производить специальные геологические изыскания, строить горно добывающие предприятия, транспортировать технологическое и энергети ческое сырье на большие расстояния. Вторичные материальные и энер гетические ресурсы в наибольшей степени образуются как раз в крупных промышленных центрах, где имеются принципиальные возможности для их повторного применения.

Радикальное решение проблем охраны окружающей среды от нега тивного воздействия промышленных объектов возможно при широком применении безотходных и малоотходных технологий. Использование очистных устройств и сооружений не позволяет полностью локализовать токсичные выбросы, а применение более совершенных систем очистки всегда сопровождается экспоненциальным ростом затрат на осуществле ние процесса очистки даже в тех случаях, когда это технически возможно.

Так например, очистка сточных вод крупного машиностроительного пред приятия с эффективностью до 90% обеспечивается сравнительно легко, на каждый последующий процент дает рост затрат, взмывающий вверх по экспоненциальной кривой. Стопроцентная очистка теоретически возмож на, но практически неосуществима из-за громоздкости очистных сооруже ний и их колоссальной стоимости. Следовательно, нужно искать альтерна тивное решение, а именно - внедрять малоотходную и ресурсосберегаю щую технологию.

В настоящее время в соответствии с решением ЕЭК ООН и Деклара цией о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов принята следующая формулировка безотходной технологии «Безотходная технология есть практическое применение знаний, методов и средств, с тем чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рацио нальное использование природных ресурсов и энергии и защитить окру жающую среду».

Под безотходной технологией, безотходным производством, безот ходной системой понимают не просто технологию или производство того или иного продукта (или продуктов), а принцип организации и функцио нирования производств, региональных промышленно-производственных объединений, территориально-производственных комплексов народного хозяйства в целом. При этом рационально используются все компоненты сырья и энергия в замкнутом цикле (первичные сырьевые ресурсы — про изводство — потребление — вторичные сырьевые ресурсы), т. е. не нару шается сложившееся экологическое равновесие в биосфере.

Малоотходная технология является промежуточной ступенью при создании безотходного производства. При малоотходном производстве вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допус тимого санитарными органами, но по техническим, экономическим орга низационным или другим причинам часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на длительное хранение или захоронение.

Основой безотходных производств является комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов, поскольку отходы произ водства—это по тем или иным причинам неиспользованная или недоис пользованная часть сырья. Большое значение при этом приобретает разра ботка ресурсосберегающих технологий.

Для удовлетворения потребностей народного хозяйства ежегодно в расчете на душу населения в хозяйственный оборот вовлекается до 20 т природного сырья. В промышленности 70% затрат приходится на сырье, материалы, топливо и энергию. В этой связи в условиях постоянно нарас тающего дефицита природных ресурсов важную роль играет рациональ ное, комплексное и экономическое их использование, снижение металло емкости и энергоемкости промышленного производства. При создании безотходных и малоотходных производств необходимо постоянно совер шенствовать существующие и разрабатывать принципиально новые техно логические процессы и схемы, при реализации которых существенно сни жается количество образующихся отходов или они практически ликвиди руются.

Такое производство включает и переработку отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия.

Глава 1. Образование и методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов.

1.1. Классификация отходов.

Отходы - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных из делий или продуктов, которые, не являясь конечной целью производствен ного процесса, образовались при получении готовой продукции, или же полностью или частично утратили свои потребительские свойства.

В процессе производства и потребления образуется большое количе ство отходов, которые при соответствующей обработке могут быть вновь использованы как сырье для производства промышленной продукции.

Общая масса вещества, перемещаемого человеком на поверхности планеты, достигла 4 трлн. т в год. Из 120 Гт ископаемых материалов и биомассы, мобилизуемых в год мировой экономикой, только 9 Гт (7,5 %) преобразуется в материальную продукцию в процессе производства. По давляющая часть этого количества - более 80 % - потребляется и входит в основные и оборотные материальные фонды и резервы всех отраслей ми рового хозяйства, т.е. в основном возвращается в производство. Только 1, Гт составляет личное потребление людей, причем все больше половины этой массы относится к нетто-потреблению продуктов питания.

Отходы возникают как в результате производственной деятельности, так и при потреблении. В соответствии с этим они подразделяются на от ходы производства и отходы потребления.

В процессе производства образуются сточные воды и их осадки, ды мовые газы, тепловые выбросы и т.п.

Отходами производства следует считать остатки сырья, материалов или полуфабрикатов, образовавшиеся при изготовлении продукции и пол ностью или частично утратившие свои потребительские свойства, а также продукты физико-химической или механической переработки сырья, по лучение которых не являлось целью производственного процесса и кото рые в дальнейшем могут быть использованы в народном хозяйстве как го товая продукция после соответствующей обработки или в качестве сырья для переработки.

Функционирование любого крупного города связано с ежедневным потреблением различных видов сырья и энергии и, как следствие, с обра зованием материальных и энергетических отходов.

Проблема отходов особенно актуальна для крупных городов, в кото рых сосредоточены многие промышленные предприятия, предприятия сферы услуг, на сравнительно небольших площадях сконцентрированы большие массивы людей. Экологическое благополучие таких городов за висит от многих факторов. К ним, безусловно, относится загрязнение ат мосферного воздуха выхлопными газами автомобилей, топочными газами котельных и тепловых станций, выбросами предприятий, а также загрязне ние природных водоемов сбрасываемыми в них жидкими отходами.

Отходами потребления считаются различного рода изделия, ком плектующие детали и материалы, которые по тем или иным причинам не пригодны для дальнейшего использования. Эти отходы можно разделить на отходы промышленного и бытового потребления. К первым относятся, например, металлолом, вышедшее из строя оборудование, изделия техни ческого назначения из резины, пластмасс, стекла и др. Бытовыми отходами (БО) являются пищевые отходы, изношенные изделия бытового назначе ния (одежда, обувь и пр.), различного рода использованные изделия (упа ковки, стеклянная и другие виды тары), бытовые сточные воды и др.

Масштабы образования отходов производства и потребления весьма значительны. Например, образование отходов в России в расчете на уро вень производства и потребления в 1997 году можно оценить примерно в 2,8 млрд. т в год. Более 90% от этого объема составляют отходы добычи и обогащения полезных ископаемых. Среди других видов крупнотоннажных отходов можно выделить золошлаковые отходы тепловых электростанций (объем их образования в 1997 г - 34 млн. т), лом и отходы черных металлов - 23 млн. т, металлургические шлаки - 22,9 млн. т, древесные отходы - млн. м3, фосфогипс - 6 млн. т, галитовые отходы - 14,6 млн. т, изношенные шины - 0,7 млн. т, макулатура - 1 млн. т, отработанные нефтепродукты 1,2 млн. т, пиритные огарки - 1,1 млн. т, сульфитные щелоки - 0,65 млн. т, полимерные отходы - 0,4 млн. т, стеклобой (только отходы производства) 0,32 млн. т, текстильные отходы — 0,21 млн. т. Образование твердых бы товых отходов может быть оценено в 32 млн. т.

Классификация отходов основана на систематизации их по отраслям промышленности, возможностям переработки, агрегатному состоянию, токсичности и т.д. В каждом конкретном случае характер используемой классификации соответствует рассматриваемым аспектам: складированию, очистке, переработке, захоронению отходов, предотвращению их токсич ного воздействия и пр. Каждая отрасль промышленности имеет классифи кацию собственных отходов.

Классификация отходов возможна по разным показателям, но самым главным из них является степень опасности для человеческого здоровья.

Вредными отходами, например, считаются инфекционные, токсичные и радиоактивные. Их сбор и ликвидация регламентируются специальными санитарными правилами.

Согласно стандарту "Вредные вещества. Классификация и общие тре бования безопасности", все промышленные отходы (ПО) делятся на четыре класса опасности:

Класс Характеристика вещества (отходов) Первый........................................ чрезвычайно опасные Второй.................................................. высоко опасные Третий............................................... умеренно опасные Четвертый................................................ малоопасные Для примера можно привести класс опасности некоторых химических веществ, определяемый расчетным методом:

- наличие в отходах ртути, сулемы, хромовокислого калия, треххлори стой сурьмы, бенз(а)пирена, оксида мышьяка и других высокотоксич ных веществ позволяет отнести их к первому классу опасности;

- наличие в отходах хлористой меди, хлористого никеля, трехокисной сурьмы, азотнокислого свинца и других, менее токсичных веществ дает основание отнести эти отходы ко второму классу опасности;

- наличие в отходах сернокислой меди, щавелевокислой меди, хлористо го никеля, оксида свинца, четыреххлористого углерода и других ве ществ позволяет отнести их к третьему классу опасности;

- наличие в отходах сернокислого марганца, фосфатов, сернокислого цинка, хлористого цинка дает основание отнести их к четвертому клас су опасности.

Принадлежность к классу опасности иных по химическому составу отходов можно определить расчетным методом как по летальной дозе ЛД50, так и по ПДК для данного химического вещества в почве, пользуясь математической формулой, справочной литературой (физико-химические константы, их токсичность по ЛД50 и утвержденными Минздравом России гигиеническими нормативами для химических веществ в почве.

По состоянию различаются отходы твердые, жидкие и газообразные.

По месту возникновения отходы подразделяются на бытовые, промышлен ные и сельскохозяйственные. По составу основным показателем можно считать происхождение отходов - органическое и неорганическое, а также сжигаемы отходы или нет. Особую группу представляют собой отходы в виде энергии, называемые энергетическими (тепло, шум, радиоактивное излучение и т.п.).

Все виды промышленных и бытовых отходов делят на твердые и жид кие. Твердые — это отходы металлов, дерева, пластмасс и других материа лов, пыли минерального и органического происхождения от очистных со оружении в системах очистки газовых выбросов промышленных предпри ятий, а также промышленный мусор, состоящий из различных органиче ских и минеральных веществ (резина, бумага, ткань, песок, шлак и т. п.). К жидким отходам относят осадки сточных вод после их обработки, а также шламы пылей минерального и органического происхождения в системах мокрой очистки газов.

Все виды отходов производства и потребления по возможности ис пользования можно разделить, с одной стороны, на вторичные материаль ные ресурсы (BMP), которые уже перерабатываются или переработка ко торых планируется, и, с другой стороны, на отходы, которые на данном этапе развития экономики перерабатывать нецелесообразно и которые не избежно образуют безвозвратные потери.

Приведенная далее схема классифицирует отходы по сфере их ис пользования (рис. 1.1). Отходы могут быть использованы до или после об работки. На используемость влияет не только их качество, но и количество в данном месте, а также местные условия.

Рис.1.1. Классификация отходов по утилизации.

Утилизируемые отходы перерабатываются на месте их образования или на других предприятиях, имеющих соответствующую технологию.

Некоторые неутилизируемые отходы в силу потери потребительских свойств в настоящее время не могут найти применения в современном производстве. Эти отходы захораниваются, если они не представляют опасности для окружающей среды.

В случае опасности с санитарно-гигиенической точки зрения отходы могут захораниваться только после предварительного обезвреживания.

В настоящее время нет единой классификации отходов крупного про мышленного города или региона, в которой наиболее полно рассматривал ся бы ряд взаимосвязанных элементов: количественный и качественный состав отходов, применяемые и предполагаемые методы обработки, сани тарно-гигиенические, экологические, а также некоторые градостроитель ные аспекты.

Предложена классификация, согласно которой отходы по формам и видам делятся на 13 групп:

I — гальваношламы и осадки, отходы реагентов и химреактивов, со держащие хром, никель, медь, кобальт, цинк, свинец, кислые и щелочные отходы химических производств, вещества неорганического характера;

II - осадки сточных вод, включающие в себя канализационные, водо проводные и, отдельной подгруппой, нефтесодержащие промышленные осадки, подразделяющиеся на локальных и очистных сооружениях произ водственных зон;

III — нефтеотходы и нефтешламы, легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ), смазочные охлаждающие жидкости (СОЖ), кубовые остатки, от ходы лакокрасочной промышленности;

IV — отходы пластмасс, полимеров, синтетических волокон, нетка ных синтетических материалов и композиций на их основе;

V — отходы резинотехнических изделий, вулканизаторов и т.д.;

VI — древесные отходы;

VII - отходы бумаги;

VIII— отходы черных и цветных металлов, легированных сталей;

IX — шлаки, зола, пыли (кроме металлической);

X — пищевые отходы (отходы пищевой, мясомолочной и других от раслей промышленности);

XI — отходы легкой промышленности;

XII — стеклоотходы;

XIII - отходы стройиндустрии.

Развернутая классификация отходов по группам и видам на примере г.

Москвы представлена на рис. 1.2.

В результате классификации отходов были проанализированы данные с целью изучения существующих на предприятиях методов утилизации и обезвреживания отходов. В итоге были определены пути дальнейшего движения отходов (утилизация на местах образования, передача другим предприятиям, вывоз на свалку, сброс в канализацию, сжигание и т.п.).

Кроме того, на основе классификации была разработана генеральная схема централизованного сбора, вывоза и переработки отходов для использова ния в народном хозяйстве в качестве вторичного сырья и для предотвра щения их отрицательного воздействия на окружающую среду.

От состава отходов зависит способ их обезвреживания даже при ис пользовании простейших методов, например обезвреживание на полиго нах. Так, летучая зола, шлак промышленных предприятий и мусоросжига тельных установок и т.д. могут быть приняты на полигоны. В отличие от них некоторые отходы химических предприятий токсичные, образующие опасные соединения, взрывоопасные;

отходы больниц, атомных электро станций и т.д. требуют особых мер предосторожности при вывозе в места обезвреживания.

Рис. 1.2. Классификация промышленных отходов по группам, видам.

Для полного использования отходов в качестве вторичного сырья раз работана их промышленная классификация. Например, лом и отходы ме таллов по физическим признакам подразделяют на классы, по химическо му составу — на группы и марки, по показателям качества — на сорта.

Bторичные материальные ресурсы (ВМР) удобно классифицировать по двум признакам: источнику образования и направлению использования.

В качестве примера на рис. 1.3 приведена классификация по источнику об разования (без отходов сельскохозяйственного производства). Для наибо лее полной характеристики рассматриваемых BMP, необходимой для ор ганизации учета их образования, хранения, распределения и использова ния, целесообразно также группировать отходы по признакам. Примерный перечень признаков применительно к химической промышленности может быть следующим:

- подотрасль химической промышленности, в которой получаются или могут потребляться отходы;

- процессы, при проведении которых образуются BMP (добыча, обога щение, переработка и др.);

- физико-химические свойства отходов;

- объем образующихся отходов (малотоннажные и крупнотоннажные);

- содержание ценных компонентов в отходах;

- стоимостные показатели;

- возможности использования отходов (наличие надежных способов переработки, а также соответствующего оборудования);

- транспортабельность отходов;

- воздействие отходов на окружающую среду.

Рис. 1.3. Классификация вторичных материальных ресурсов по источнику образования.

С практической точки зрения, если известна конечная ступень техно логии переработки и утилизации отходов, то их следует классифицировать, основываясь в первую очередь на этой технологии. Конечным этапом обезвреживания большинства неутилизируемых городских отходов (ис ключая особо токсичные, а также инертный строительный мусор и т.п.) в настоящее время является сжигание.

При такой технологии важно сгруппировать все отходы так, чтобы они органически вливались в ту или иную технологическую цепочку, ве дущую к конечной цели — термическому обезвреживанию отходов с ути лизацией тепловой энергии и других полезных продуктов. Исходя из этого нужно выделить горючие и негорючие отходы, внутри которых, в свою очередь, также есть различия в свойствах, фазовом состоянии, способах обработки и т.п. Отдельно следует выделить такие отходы, которые могут взаимно нейтрализовать друг друга или служить, например, реагентами для обработки возникающих сточных вод. Отходы, содержащие в себе особо полезные компоненты, например цветные металлы, должны выде ляться и обрабатываться отдельно, чтобы конечный продукт не смешивал ся с менее ценными шламами. Необходимо определить тепловой баланс между горючими и негорючими отходами, внутреннюю потребность в те пле станции централизованного обезвреживания, необходимость в допол нительном топливе или объем и пути утилизации избыточного тепла. Это должно определять характер анкет или бланков единовременного учета от ходов.

Разработана упрощенная схема классификации отходов и загрязнений по основным методам их конечной переработки — сжиганию или сушке с утилизацией тепла и учетом токсичности отходов. Согласно этому, отходы распределены на следующие десять групп:

I. Неутилизируемые отходы на основе нефти (не принимаемые на ре генерацию отходы масел, жидкие отходы с поверхности очистных соору жений и т.п.);

П. Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) (ионогенные, неионо генные, смешанные);

Ш. Растворители и промывочные жидкости нефтяного и не нефтяного Происхождения (галогеносодержащие и остальные);

IV. Пастообразные горючие отходы (отработанные консистентные смазки, дохи, краски, клеевые отходы, жиры и пр.);

V. Осадки нефтесодержащих сточных вод локальных очистных со оружений;

VI. Гальванические шламы (отдельно содержащие хром, никель, кад мий, медь, свинец, циан-группу и др.);

VII. Твердые горючие отходы (промасленная ветошь, использованная упаковка и тара из древесины, прочий производственный мусор);

VIII. Отходы полимерных материалов, не принимаемые на переработ ку (избыточное количество резиновых отходов, изношенных покрышек, некоторые виды пластмассовых отходов, отдельно термоцласты и реакто пласты);

IX. Кислоты и щелочи (включая кислые и щелочные отходы гальва нических производств);

X. Прочие токсичные отходы, которые целесообразно перерабатывать на специальных предприятиях и установках (например, ртутные лампы, некоторые специфические отходы химических производств), а также отхо ды, подлежащие захоронению и складированию.

1.2. Состав и свойства отходов.

Химический состав отходов отличается от состава природных мине ральных запасов. В одних случаях концентрация нужных для извлечения компонентов в отходах ниже, в других, наоборот, выше, чем в природном сырье. Иной может быть и форма химических соединений, в которых со держатся различные ценные компоненты, например, благородные или тя желые металлы и т.д.

От состава отходов зависит способ их обезвреживания даже при ис пользовании простейших методов, например обезвреживание на полиго нах. Так, летучая зола, шлак промышленных предприятий и мусоросжига тельных установок и т.д. могут быть приняты на полигоны. В отличие от них некоторые отходы химических предприятий токсичные, образующие опасные соединения, взрывоопасные;

отходы больниц, атомных электро станций и т.д. требуют особых мер предосторожности при вывозе в места обезвреживания.

Свойства отходов определяются не только их составом. Так, при ис пользовании биологических методов обезвреживания и переработки отхо дов необходимы химико - физико - биологические исследования.

Формально любые виды отходов представляют собой совокупность тех или иных химических соединений, которые различными технологиче скими путями, в частности за счет химических превращений, могут быть преобразованы в нужные целевые продукты. Многие виды отходов можно без нанесения ущерба окружающей среде использовать и для получения энергии вместо традиционных видов топлива (газа, нефти, угля). В странах Европы принятый способ депонирования отходов позволяет за счет выде ления биогаза обслуживать энергией и теплом целые поселки и небольшие города.

Многие виды отходов представляют повышенную опасность для ок ружающей среды, городского и сельского населения из-за высокой ток сичности. Даже их складирование или захоронение без соблюдения соот ветствующих предупредительных мер безопасности может привести к серьезным последствиям для природы и людей, экологическому ущербу.

Особенно это относится к радиоактивным, взрывоопасным отходам, лег колетучим отравляющим веществам.

В то же время некоторые отходы по своему химическому составу и физическому состоянию являются безвредными, их можно закапывать, за топлять в морях и океанах.

Нормирование химического загрязнения почв устанавливается по предельно допустимым концентрациям (ПДКп). По своей величине ПДКп значительно отличается от принятых допустимых концентраций для воды и воздуха. Это отличие объясняется тем, что поступление вредных веществ в организм непосредственно из почвы происходит в исключительных слу чаях и в незначительных количествах, в основном через контактирующие с почвой среды (воздух, вода, растения).

ПДКп — это концентрация химического вещества в мг на кг почвы в пахотном слое почвы, которая не должна вызывать прямого или косвенно го отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоро вье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

Существует четыре разновидности ПДКп в зависимости от пути ми грации химических веществ в сопредельные среды: ТВ — транслокацион ный показатель, характеризующий переход химического вещества из поч вы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;

МА — ми грационный воздушный показатель, характеризующий переход химиче ского вещества из почвы в атмосферу, MB — миграционный водный пока затель, характеризующий переход химического вещества из почвы в под земные грунтовые воды и водоисточники;

ОС — общесанитарный показа тель, характеризующий влияние химического вещества на самоочищаю щую способность почвы и микробиоценоз.

Например, 200 мг оксида фосфора в кг почвы не окажет отрицатель ного влияния на здоровье человека, перешедшего в него через растения, т.е. в этом случае ПДКп составляет 200 мг/кг по ТВ. Или изопропилбензол 0,5 мг/кг через воздушную среду - 0,5 мг/кг по МА;

хром 0,05 мг/кг по МВ, марганец – 1500 мг/кг по ОС, а формальдегид 7 мг/кг, бензапирен всего 0,02 мг/кг.

В случае применения новых химических соединений, для которых от сутствуют ПДКп, проводят расчет временных допустимых концентраций (ВДК)п по формуле ВДКп = 1,23 + 0,48 lg ПДКпр, где ПДКпр — предельно допустимая концентрация химических веществ для продуктов (овощные и плодовые культуры), мг/кг.

Твердые бытовые отходы (ТБО) образуются в результате бытовой деятельности людей и состоят из пищевых отходов, использованной тары и упаковки, изношенной одежды и других вышедших из употребления текстильных изделий, отслуживших свой срок бытовых приборов, мебели, электро- и радиотехнических устройств.

Средний морфологический состав ТБО в России включает в себя сле дующие компоненты:

- пищевые отходы – 30…38%, - отходы бумаги и картона – 25…30%, - текстильные отходы – 4…7%, - стеклобой и стеклотара – 5…8%, - отходы пластмасс - 2-5%, - черные металлы - 0,2…0,3%, - кости - 0,5…2%.

Масштабы образования ТБО в российских городах характеризуются величиной около 200…500 кг в расчете на одного человека в год.

Макулатура - это обрезки бумаги и картона, бракованные картонно бумажные изделия, вышедшие из употребления изделия из бумаги и кар тона: книги, журналы, газеты, бумага писчая и упаковочная, картонная та ра, (бумажные мешки и др.).

Строго говоря, не все виды картонно-бумажных отходов относятся к категории макулатуры, а только те из них, которые могут быть предвари тельно распущены в волокнистую массу и затем использованы в качестве вторичного сырья в производстве картонно-бумажной и другой продукции.

В этой связи существует понятие "макулатурообразующие" и "немакула турообразующие" виды картонно-бумажных отходов.

Древесные отходы подразделяют на следующие виды:

- отходы лесозаготовок;

- отходы лесопиления и деревообработки;

- амортизированные древесные отходы.

Отходы лесозаготовок включают в себя лесосечные отходы (кора, су чья, вершинки), образующиеся на лесосеке и отходы раскряжевки, обра зующиеся на нижних складах.

Отходы лесопиления и деревообработки представляют собой куско вые отходы (горбыли, рейки, обрезки бревен и пиломатериалов), опилки, стружку и т.д.

Текстильные отходы – это отходы производства в виде волокон, пря жи, нитей, лоскутов и обрезков текстильных материалов и отходы потреб ления в виде бытовых изношенных текстильных изделий. Отходами по требления являются также отходы производственно-технического назна чения в виде изношенной спецодежды, скатертей, покрывал, постельного белья, штор, гардин, образующиеся на промышленных предприятиях, транспорте, в сферах бытового обслуживания, общественного питания, здравоохранения и т.д.

Изношенные шины представляют собой слоистый многоком понентный отход производственного и бытового потребления, содержа щий следующие компоненты вторичного сырья: резина - 67%, текстиль ный корд -17%, металл - до 16%.

Отработанные нефтепродукты и нефтесодержащие отходы. Груп па отработанных нефтепродуктов представлена в основном отработанны ми маслами и смазочно-охлаждающими жидкостями. Наибольший объем их образования приходится на машиностроительные и транспортные пред приятия.

Масла в процессе использования загрязняются водой и пылью, про дуктами коррозии при соприкосновении с металлами, продуктами окисле ния в воздухе, подвергаются деструкции при повышенных температурах.

Количество и качество отработанных масел в первую очередь зависит от качества исходного масла, оборудования, условий его эксплуатации, орга низации сбора.

Нефтешламы образуются на локальных и кустовых очистных соору жениях при очистке производственных и поверхностных сточных вод. Эти отходы представляют собой обезвоженную до 60…70% смесь песка, глины и прочих минеральных веществ с содержанием нефтепродуктов до 50…100 мг/кг.

Полимерные отходы. К полимерным отходам относят технологиче ские отходы синтеза и переработки синтетических смол и пластмасс (отхо ды производства) и отходы потребления в виде отслуживших свой срок изделий из пластмасс или изделий, в состав которых входят пластмассы, образующиеся во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства, а также в сфере услуг и у населения.

Накопление полимерных отходов в окружающей природной среде приводит к ее долговременному загрязнению, так как в естественных усло виях полимеры не разлагаются, а при сжигании этих отходов на открытом воздухе выделяются токсичные вещества, в том числе особо опасные.

По своему химическому составу наиболее распространенными поли мерными отходами являются отходы полиэтилена, поливинилхлорида (ПВХ), полистирола.

Отработанные ртутьсодержащие лампы. Практически на всех предприятиях и в сфере услуг для освещения используют экономичные лампы, существенным недостатком которых является небольшое содержа ние в них ртути. Основными видами ртутных ламп являются люминес центные бытовые (ЛБ) и дугоразрядные (ДРЛ).

Среднее содержание в них ртути (токсичного элемента 1-го класса опасности) составляет около 0, 015% (90…150 мг в расчете на одну лампу).

После отработки ресурса (по паспорту он составляет 11…15 тыс. ч) эти лампы подлежат обезвреживанию или складированию и захоронению эко логически безопасным способом. Однако эти требования сейчас соблюда ют далеко не везде. Лишь только 15…30% отработанных люминесцентных ламп сдают на переработку специализированным предприятиям. Осталь ные, в основном, захоранивают "диким", т.е. запрещенным способом (в траншеях и ямах) или выбрасывают вместе с хозяйственным мусором на свалки отходов. Небольшую часть отработанных ртутных ламп временно складируют на предприятиях.

Золошлаковые отходы образуются при сжигании каменного и бурого угля, горючих сланцев и торфа на тепловых электростанциях и в котель ных различных ведомств. Средневзвешенные удельные показатели образо вания золошлаковых отходов зависят от качества сжигаемого твердого то плива и могут составлять от 50 до 500 кг на тонну топлива. Золошлаковые отходы включают в себя:

- золу - пылевидный порошковый материал, в основном фракции от 0, до 0,1 мм, улавливаемую из дымовых газов ТЭС (в зависимости от спо соба улавливания зола может быть сухой и мокрой);

- шлак кусковой - сыпучий материал с крупностью частиц до 40 мм, удаляемый в жидком или кусковом и порошкообразном состоянии через подтопок электростанций. Усредненное отношение выхода золы к выходу шлака составляет примерно 1:4.

1.3. Оценка количества образования типовых отходов.

Оценка количества образования отходов основывается, как правило, на двух подходах, в определенной степени взаимосвязанных между собой.

При наличии устойчивых, повторяющихся данных материального ба ланса использования в конкретном технологическом процессе (или произ водстве) исходного сырья (Mc,i) и получения продукции (Mп,j) применяют прямой метод расчета. Количество образующихся отходов определяют как разность между количеством потребленного сырья, в том числе вспомога тельного, и количеством произведенной продукции O n = M c,i M п, j, (1.1) n i j где On - масса отхода п-го типа;

Mc,i - масса сырья i-го типа;

Мп,j - масса продукта j-го типа.

Второй подход представляет собой косвенный расчет через удельные показатели (или нормативы) образования отходов по данным потребления сырья или выпуска продукции (1.2) O n = K i M c,i или On = K j M п, j, (1.3) где i - индекс вида сырья;

j - индекс вида продукции;

Kj - удельный пока затель образования отхода п-го вида в расчете на единицу потребляемого сырья i-го вида;

Kj - удельный показатель образования отхода п-го вида в расчете на единицу выпуска продукции j-го вида.

Первый подход характеризуется большей точностью, поскольку его применение возможно только при наличии исходных данных по объемам потребления сырья и выпуска продукции. Однако такие данные не всегда доступны для хозяйственных и природоохранных органов управления. По этому удобнее всего пользоваться вторым методом. Расчет по этому мето ду может быть основан на справочных и статистических данных по удель ным показателям образования отходов в различных отраслях промышлен ности. Такие данные позволяют сделать косвенную оценку образования отходов только по одному из видов исходных данных, либо по сырью, ли бо по продукции.

Определение количества образования отходов по удельным показате лям может быть выполнено лишь приближенно, поскольку фактические значения этих показателей могут иметь весьма значительный разброс в за висимости от технического уровня используемой технологии (т.е. от ее конкретного вида) и качества применяемого сырья. В частности, содержа ние полезных компонентов в минеральном сырье может отличаться на де сятки процентов, а в отдельных случаях и в несколько раз. В зависимости от применяемой технологии переработки сырья могут меняться не только удельные показатели образования отходов, но и виды образующихся отхо дов.

Оценка количества образования отходов потребления, как правило, более сложна по сравнению с оценкой количества образования отходов производства. Это обусловлено двумя обстоятельствами, а именно тем, что это понятие в определенной степени все же неоднозначно и тем, что удельные показатели образования отходов потребления имеют значитель но более широкую смысловую базу в сравнении с понятием удельный по казатель образования отходов производства.

Например, если необходимо определить количество безвозвратных потерь моторного масла, воздействующих природную среду, то из общего количества его потребление определенный период времени надо вычесть то количество отработанного моторного масла, которое было слито при его замене за тот же период.

Если же ставится задача определить (в рамках осуществления эколо гического контроля) количество отработанного моторного масла, которое образуется и накапливается в автохозяйстве, т. е. то количество отработан ных масел, которое реально можно собрать, то в этом случае можно вос пользоваться нормативными показателями, регламентирующими сбор от работанных масел. Однако при этом необходимо учитывать и техническое состояние двигателя, от которого зависит объем угара масел и прямые их потери в виде протечек.

Наиболее рациональный смысл для практической деятельности хозяй ственных и природных органов имеет оценка того количества отходов, ко торое можно собрать в сложившихся условиях производственного и быто вого потребления для последующего использования в качестве вторичного сырья или на обезвреживание и захоронение. Правильность этой оценки важна не только для осуществления хозяйственной деятельности, но и для проведения экологического контроля, поскольку именно эти количества отходов поддаются дальнейшему контролю и оперативному регулирова нию.

С таких позиций под удельными показателями образования отходов потребления рационально понимать количество поддающихся сбору отхо дов, образующихся в расчете на единицу потребления весьма широкого набора разновидностей товаров и услуг. Например, доля поддающихся сбору отработанных моторных масел, образование изношенных шин в рас чете на автомобиль в зависимости от его вида и пробега, образование про масленной ветоши в расчете на станок или изделие, образование отрабо танных люминесцентных ламп в расчете на единицу освещенной площади и т.д.

Далее приведены формализованные выражения и методические реко мендации по оценке объемов образования отработанных люминесцентных ламп, изношенных шин, отработанных аккумуляторов, электролита, про масленных фильтров, ветоши, отработанных масел.

Отработанные люминесцентные лампы..

К р. л Ч р. л С, О р. л = Н р. л где Ор.л - количество ртутных ламп, подлежащих утилизации, шт.;

Кр,л количество установленных ртутных ламп на предприятии;

Чр.л - среднее время работы в сутки одной ртутной лампы (4,57 часа для 1 смены);

С число рабочих дней в году;

Нр.л - нормативный срок службы одной лампы, равный 11 тыс. часов горения.

Изношенные шины...

П ср.i Ai К i M j n.

, Ош = К у H i = где Ош - количество изношенных шин на предприятии (шт);

Ку - коэффи циент утилизации автошин (Ку = 0,85);

Пcp,i - среднегодовой пробег авто мобиля i-й марки;

Ai - количество автомобилей i-й марки;

Кi — количество автопокрышек, установленных на i-й марке автомобиля;

Mj - масса j-й мо дели автопокрышки;

Н - нормативный пробег i-й модели автопокрышки;

п — количество марок автомобилей на предприятии.

Отработанные аккумуляторные батареи.

К а.б.,i M а.б.,i n О а.б =, Н а.б.,i i = где Оа.б - количество отработанных аккумуляторных батарей за год;

Кa.6,i количество установленных аккумуляторных батарей i-й марки на предпри ятии;

Ma.6,i - средний вес (масса) одной аккумуляторной батареи i-й марки на предприятии;

Ha.6,i - срок службы одной аккумуляторной батареи (лет);

п - количество марок аккумуляторных батарей на предприятии.

Отработанный кислотный электролит где Оот.э. - количество отработанного электролита, т;

Ообщ.э. - общее коли чество электролита в аккумуляторных батареях по предприятию, л;

На.б. срок службы одной аккумуляторной батареи (в среднем 2…3 года);

1,27 плотность электролита, т/м3.

Промасленные фильтры где Оф - общее количество отработанных фильтров на предприятии за год, т;

Пп - общий годовой пробег автотранспорта по предприятию;

Нп - нор мативный пробег для замены фильтра;

Мф — масса одного фильтра, т.

Промасленная ветошь от эксплуатации автотранспорта где Овет - общее количество промасленной ветоши, кг;

М/1000 - удельная норма расхода обтирочного материала на 10 тыс. км пробега, кг;

Л - пла нируемый пробег, тыс.км.

Промасленная ветошь от эксплуатации механического оборудования где Oвeт — общее количество промасленной ветоши, кг;

М - удельная норма расхода обтирочного материала на одну ремонтную единицу в тече ние 8 ч работы механического оборудования (М = 6…8 г);

3 - количество ремонтных единиц на единице установленного механического оборудова ния;

Ф - годовой фонд рабочего времени, ч (Ф = 2016 ч);

К - коэффици ент, учитывающий "чистое" время работы механического оборудования (К = 0,3).

Отработанные масла где Мотр.мот. - количество отработанного моторного масла, т;

Мб - норма тивное количество израсходованного моторного масла по автотранспорту, работавшему на бензине, т;

Мд - нормативное количество израсходованно го моторного масла по автотранспорту, работавшему на дизельном топли ве, т;

Vб - расход бензина за год, л;

Vд - расход дизельного топлива за год, л;

Мотр.транс. - количество отработанного трансмиссионного масла, т;

Тб трансмиссионного масла по автотранспорту, работающему на бензине, т;

Тд - нормативное количество израсходованного трансмиссионного масла по автотранспорту, работающему на дизельном топливе, т;

Н - норма рас хода масел, л/100л расхода топлива по автотранспорту, работающему на бензине и дизельном топливе;

Kм — норма сбора отработанных моторных масел;

Kт - норма сбора отработанных трансмиссионных масел;

930 кг/м - плотность моторного масла;

885 кг/м3 - плотность трансмиссионного масла.

1.4. Методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов Наиболее рациональным способом защиты литосферы от отходов производства и быта является освоение специальных технологий по сбору и переработке отходов.

В некоторых случаях производство отдельных видов товарной про дукции из вторичного сырья (отходов) значительно проще и дешевле, чем из первичного природного сырья. Например, энергоемкость производства алюминия из вторичного сырья почти в 20 раз, а стали - в 10 раз ниже, чем из природных руд. Зачастую и капитальные вложения в переработку вто ричного сырья в 3…4 раза ниже, чем при переработке первичного.

Рациональной решение проблем защиты литосферы от промышлен ных отходов возможно при широком применении безотходных и малоот ходных технологий и производств.

Основой безотходных производств является комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов, поскольку отходы произ водства – это по тем или иным причинам неиспользованная или недоис пользованная часть сырья. При безотходной технологии рационально ис пользуются все компоненты сырья и энергия в замкнутом цикле (первич ные сырьевые ресурсы – производство – потребление – вторичные сырье вые ресурсы), т.е. не нарушается сложившееся экологическое равновесие биосферы.

Малоотходная и безотходная технология должны обеспечить:

- комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов на базе создания новых безотходных производств;

- создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повтор ного ее использования;

- переработку отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологи ческого равновесия;

- использование замкнутых систем промышленного водоснабжения;

- создание безотходных территориально-производственных комплексов и экономических регионов.

В машиностроении разработка малоотходных технологических про цессов связана прежде всего с необходимостью увеличения коэффициента использования металла, которое дает не только технико-экономические выгоды, но и позволяет уменьшить отходы и вредные выбросы в окру жающую среду.

Переработка отходов — технологическая операция или совокупность технологических операций, в результате которых из отходов производится один или несколько видов товарной продукции.

Утилизация отходов более широкое понятие, чем переработка, так как включает все виды их использования, в том числе в качестве топлива для получения тепла и энергии, а также для полива земель в сельском хо зяйстве, закладки выработанного горного пространства и т.д.

Обезвреживание отходов — технологическая операция или совокуп ность операций, в результате которых первичное токсичное вещество или группа веществ превращаются в нейтральные нетоксичные и неразлагаю щиеся соединения.

Централизованная переработка отходов представляет собой сово купность операций по сбору, транспортированию и переработке отходов на специализированном производственном участке.

Локальная переработка отходов представляет собой совокупность операций по переработке отходов, осуществляемых в зоне действия произ водственной установки, на которой образуются отходы.

Наличие в твердых бытовых отходах (ТБО) быстроразлагающихся ор ганических соединений, болезнетворных бактерий обуславливает необхо димость быстрейшего удаления отходов из населенных пунктов и их обез вреживание. В мировой практике используют несколько десятков методов переработки ТБО. Их можно разделить на две группы. Классификация ме тодов переработки твердых бытовых отходов - методы ликвидации отхо дов, обеспечивающие улучшение санитарно-гигиенической обстановки;

методы, позволяющие полностью или частично использовать вторичные ресурсы.

Выбор технологии обезвреживания бытовых отходов зависит от мно гих факторов, среди которых определяющими должны быть охрана окру жающей среды и здоровья населения, экономическая целесообразность.

Большая доля в общем объеме твердых отходов принадлежит метал лическим отходам. Вторичные ресурсы металлов складываются из лома (43%) и отходов (57%). Ломом называют изношенные и вышедшие из употребления детали и изделия из металлов и сплавов, отходами — про мышленные отходы всех стадий передела, содержащие металлы или со стоящие из них, получаемые при плавке и механической обработке, а так же не поддающийся исправлению брак деталей и изделий, возникающий в процесс производства. Так, в черной металлургии образование лома и от ходов металлов на 1 т выплавляемой стали достигает 650 кг, поэтому во прос о рациональном использовании металлических отходов приобретает важное значение.

На большинстве промышленных предприятий пластмассы и древес ные отходы входят в состав промышленного мусора предприятий, при этом разделение мусора на отдельные его компоненты оказывается эконо мически нецелесообразным. В настоящее время разработаны и внедрены в промышленном масштабе технологии обработки, утилизации и ликвида ции промышленного мусора. Качественный и количественный состав про мышленного мусора любого предприятия примерно стабилен в течение го да, поэтому технология переработки мусора разрабатывается примени тельно к конкретному предприятию и определяется составом и количест вом промышленного мусора, образующегося на территории.

В настоящее время все больше проявляется проблема осадков сточ ных вод (СВ), объем которых составляет около 1% от объема сточных вод.

При очистке сточных вод образуется три типа осадков: минеральные, ор ганические и избыточный ил. Эти осадки образуются на очистных соору жениях канализации населенных мест и промышленных предприятия.

Технология их обработки состоит в их предварительном уплотнении, обез воживании, компостировании или термической обработки, обезврежива нии, затем ликвидации или утилизации.

Органические осадки и избыточный ил перед обезвоживанием стаби лизируют и кондиционируют. На стадии уплотнения осадка широко ис пользуют гравитационный и центробежный методы, напорную флотацию.

Для разрушения биологически разлагаемой части осадков при помощи микроорганизмов проводят процесс стабилизации, в результате чего часть органических веществ окисляется до CO2, H2О, NH3, a оставшиеся стано вятся неспособными к загниванию, т. е. стабилизируются.

Обезвоживание осадков, как правило, проводится в естественных ус ловиях, на что требуются значительные площади. Это является и большой экономической задачей, поскольку при эффективном обезвоживании тре буются минимальные затраты и на последующую ликвидацию и утилиза цию.

Например, при 100 м3 осадков СВ с влажностью 98% после обезвожи вания до 70% (влажная земля) объем его будет 100 98 = 6,7 м.

W = 100 Значит более чем в 10 раз нужно будет транспортных средств на его перемещение и последующую утилизацию.

Утилизация осадков СВ может осуществляться путем использования их на сельскохозяйственных полях в качестве органического удобрения либо для производства строительных материалов.

Поскольку технология подготовки отходов к последующей обработке предполагает образование сточных вод, целесообразно станции обезвре живания отходов располагать вблизи станций аэрации, на которых обра зуются осадки, не всегда находящие применение в сельском хозяйстве. В таком случае они могут приниматься на станцию совместно с отходами, давая дополнительное тепло в силу своей относительно высокой теплоты сгорания.

Ликвидация осадков СВ применяется в тех случаях когда утилизация оказывается невозможной или экономически нерентабельной. Иногда осадки ликвидируются сжиганием, а чаще всего сбрасываются в накопите ли или закачиваются в земляные пустоты для захоронения.

Преобладающий в настоящее время метод реагентной очистки сточ ных вод гальванических производств приводит к образованию гальванош ламов, хранение которых на полигонах или на территории предприятий требует значительных затрат и не предотвращает и отрицательного воз действия на ОС. Предложенные способы утилизации гальваношламов в качестве добавок при производстве строительных материалов неэффектив ны с экологической точки зрения вследствие возможного вымывания тя желых металлов из изделий. Кроме того, это приводит к рассеянию твер дых металлов по объему изделий. Учитывая, что гальванический шлам со держит значительное количество ценных цветных металлов, более целесо образно перерабатывать шламы с извлечением из них всех ценных компо нентов. Такой процесс может быть в самом общем виде представлен схе мой:

- выщелачивание тяжелых металлов и определение нерастворимой части;

- выделение металлов и регенерация выщелачивающего раствора.

Защита почвы, лесных угодий, поверхностных и грунтовых вод от за грязнения их твердыми и жидкими отходами проводится путем сбора и складирования промышленных и бытовых отходов на свалках и полигонах.

Основными направлениями ликвидации и переработки твердых про мышленных отходов (кроме металлоотходов) являются вывоз и захороне ние на полигонах, сжигание, складирование и хранение на территории промышленного предприятия до появления новой технологии переработки их в полезные продукты (сырье).

Переработка отходов на полигонах предусматривает использование физико-химических методов;

термическое обезвреживание с утилизацией теплоты, демеркуризацию ламп с утилизацией ртути и других ценных ме таллов, прокаливание песка и формовочной земли, подрыв баллонов в спе циальной камере, затаривание отходов в герметичные контейнеры и их за хоронение.

Глава 2. Процессы и аппараты для обработки осадков сточных вод.

В процессе очистки сточных вод образуются осадки, объем которых составляет от 0,5 до 1 % объема сточных вод для станций совместной очи стки бытовых и производственных сточных вод и от 10 до 30 % для ло кальных очистных сооружений. Условно осадки можно разделить на три основные категории - минеральные осадки, органические осадки и избы точные активные илы. Основные задачи современной технологии обработ ки состоят в уменьшении их объема и в последующем превращении в без вредный продукт, не вызывающий загрязнения окружающей среды.

Прежде чем направить осадки сточных вод на ликвидацию или утили зацию, их подвергают предварительной обработке для получения шлама, свойства которого обеспечивают возможность его утилизации или ликви дации с наименьшими затратами энергии и загрязнениями окружающей среды.

2.1. Состав и свойства осадков.

Химическая и санитарная характеристика осадков зависит от вида производственных сточных вод и от применяемого метода очистки.

В осадках содержатся соединения кремния, алюминия, железа, оксида кальция, магния, калия, натрия, никеля, хрома и др. Химический состав осадков оказывает большое влияние на их водоотдачу. Соединения железа, алюминия, хрома, меди, а также кислоты, щелочи и некоторые другие ве щества, содержащиеся в производственных сточных водах, способствуют интенсификации процесса обезвоживания осадков и снижают расход хи мических реагентов на их коагуляцию перед обезвоживанием. Масла, жи ры, азотные соединения, волокнистые вещества, наоборот являются небла гоприятными компонентами. Окружая частицы осадка, они нарушают процессы уплотнения и коагуляции, а также увеличивают содержание ор ганических веществ в осадке, что сказывается на ухудшении его водоотда чи.

По химическому составу осадки подразделяются на три группы:

1) преимущественно минерального состава;

2) преимущественно органического состава, имеющие зольность ме нее 10 %;

3) имеющие в своем составе вещества органического и минерального происхождения;

зольность таких осадков может изменяться от до 60 %.

Все осадки производственных сточных вод можно разделить на два класса:

инертные и токсичные.

Кроме того, осадки производственных сточных вод бывают двух ви дов: стабильные и нестабильные (загнивающие).

Отдельные виды осадков требуют обязательной дезинфекции. Обра ботка инертных стабильных осадков первой группы, как правило, не встречает особых затруднений. Эти осадки обычно направляются в шла монакопители и по возможности утилизируются. Так, осадки сточных вод предприятий металлургической и угольной промышленности могут быть использованы вновь в производстве. Многие осадки минерального состава находят применение в промышленности строительных материалов. Осадки второй и третьей группы отличаются чрезвычайным разнообразием по со ставу и свойствам, и поэтому для каждого конкретного вида осадков должны изыскиваться свои приемы обработки и утилизации.

Химический состав осадков производственных сточных вод сущест венным образом влияет на выбор метода их обработки. Если осадки со держат соединения железа, алюминия, хрома, меди, то процесс обезвожи вания таких осадков интенсифицируется и уменьшается расход реагентов на коагуляцию перед обезвоживанием. Такие вещества, как жиры, масла, нефть, волокна, нарушают процессы уплотнения и коагуляции осадков, уменьшают их водоотдачу.

Важнейшим показателем способности осадков сточных вод к влагоот даче является удельное сопротивление. Величина удельного сопротивле ния является обобщающим параметром. Этот параметр учитывает измене ние состава и свойств осадка и позволяет выбирать методы его обработки, а также осуществлять соответствующие технологические расчеты.

Формы связи воды с твердыми частицами влияют на выбор процессов, используемых для обработки осадков. В соответствии с классификацией влага в осадках по степени увеличения энергии связи с твердыми частица ми суспензий подразделяется на избыточную, осмотическую, макро- и микропор. При обезвоживании и сушке осадков на каждый вид влаги за трачивается определенная удельная энергия. Химически связанная вода входит в состав вещества и не отделяется даже при термической сушке осадков.

Механическими методами обезвоживания осадков, а также естествен ной их сушкой на иловых площадках из осадков удаляется значительная часть избыточной и осмотической воды. Вода микро- и макропор удаляет ся выпариванием или под действием давления. Метод тепловой сушки, наиболее надежный для изучения форм связи влаги с частицами твердой фазы, заключается в выявлении форм связи влаги путем снятия кривых ки нетики изотермической сушки осадков.

Кривые скорости сушки показывают, что в исследованных осадках содержится поверхностная и внутренняя влага, поэтому при глубоком вы сушивании (до влажности 0 %) необходимо, чтобы осадки прошли два пе риода сушки. Первый период для большинства осадков третьей группы ог раничивается влажностью 25…30 %. Если по технологическим условиям требуется обеспечить более глубокую сушку осадков, то процесс целесо образно вести в двух различных аппаратах.

Теплотехнические расчеты процесса сжигания в зависимости от влажности осадка осуществляются в соответствии с его теплотехнически ми характеристиками.

Сжигание термически высушенного осадка облегчает подачу его в топку и позволяет получить избыточную теплоту, которую можно регене рировать.

2.2. Классификация методов обработки осадков.

Технологический цикл обработки осадков сточных вод представлен на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Технологический цикл обработки осадков сточных вод.

Уплотнение осадков сточных вод является первичной стадией их об работки. Распространены гравитационный и флотационный методы уплот нения, осуществляющиеся в отстойниках-уплотнителях в установках на порной флотации. Применяется также центробежное уплотнение осадков в циклонах и центрифугах Перспективно вибрационное уплотнение путем фильтрования осадка сточных вод через фильтрующие перегородки или с помощью погруженных в осадок вибраторов Стабилизация осадков используется для разрушения биологически разлагаемой части органического вещества, что предотвращает загнивание осадков при длительном хранении на открытом воздухе (сушка на иловых площадках, использование в качестве сельскохозяйственных удобрений и т. п.).

Для стабилизации осадков промышленных сточных вод применяют в основном аэробную стабилизацию — длительное аэрирование осадков в сооружениях типа аэротенков, в результате чего происходит распад основ ной части биологически разлагаемых веществ, подверженных гниению.

Период аэробной стабилизации при температуре 20°С составляет 8… сут, расход кислорода для стабилизации 1 кг органического вещества ак тивного ила — 0,7 кг. Используется данный метод для обработки осадков с расходом до 4200 м3/ч.

Кондиционирование осадков проводят для разрушения коллоидной структуры осадка органического происхождения и увеличения их водоот дачи при обезвоживании. В промышленности применяют в основном реа гентный метод кондиционирования с помощью хлорного железа и извести.

Стоимость такой обработки составляет до 40% стоимости всех затрат при обработке осадка, поэтому ведется разработка и внедрение более эконо мичных методов кондиционирования: тепловой обработки, замораживания и электрокоагуляции.

Обезвоживание осадков сточных вод предназначено для получения шлака с объемной концентрацией полидисперсной твердой фазы до 80%.

До недавнего времени обезвоживание осуществлялось в основном сушкой осадков на иловых площадках. Однако низкая эффективность такого про цесса, дефицит земельных участков в промышленных районах и загрязне ние воздушной среды обусловили разработку и применение более эффек тивных методов обезвоживания. Так, осадки промышленных сточных вод обезвоживаются вакуум-фильтрованием на фильтр-прессах, центрифуги рованием и вибрационным фильтрованием. Обезвоживание термической сушкой применяется для осадков, содержащих сильно токсичные вещест ва, которые перед ликвидацией и утилизацией необходимо обеззаражи вать. Широкое внедрение процессов термической сушки ограничивается высокой стоимостью процесса очистки.

Ликвидация осадков сточных вод применяется в тех случаях, когда утилизация оказывается невозможной или экономически нерентабельной.

Выбор метода ликвидации осадков определяется их составом, а также раз мещением и планировкой промышленного предприятия. Сжигание — один из наиболее распространенных методов ликвидации осадков сточных вод.

Предварительно обезвоженные осадки органического происхождения имеют теплотворную способность 16800…21000 кДж/кг, что позволяет поддерживать процесс горения без использования дополнительных источ ников теплоты. Осадки сжигаются на станциях очистки сточных вод в многоподовых, циклонных печах, а также печах кипящего слоя.

2.3. Машины и аппараты для отстаивания активного ила.

Гравитационное разделение смеси воды и активного ила из сооруже ний биохимической обработки обычно проводят во вторичных отстойни ках радиального, горизонтального или вертикального типов. Характери стики отстаивания в первичных и вторичных отстойниках различаются прежде всего концентрацией взвеси в разделяемой суспензии (~0,5…5 г/л в случае иловой смеси), химическим и биологическим составом взвешенных веществ, степенью дисперсности и разной способностью частиц этих ве ществ к флокуляции и седиментации.

На рис. 2.2 представлена типичная кривая осаждения активного ила. В первом периоде при практически постоянной скорости осаждения проис ходит коллективное осаждение с получением светлой жидкости над до вольно резко выраженной границей слоя оседающего ила. Точка А харак теризует переход к режиму падающей скорости осаждения: начинается уп лотнение осадка выдавливанием вверх его флокулами содержащейся в осадке жидкости.

Во вторичных отстойниках обычно полностью реализуется лишь пер вый режим осаждения, уплотнение ила (например, избыточного) осущест вляют в специальных илоуплотнителях. Естественно, что время, в течение которого скорость осаждения постоянная (по существу — время пребыва ния иловой смеси во вторичном отстойнике), зависит в первую очередь от биологического состава и функционирования активного ила, т. е. опреде ляется нагрузкой на ил и другими параметрами режима работы основного сооружения биохимической обработки воды (например, аэротенка).

На рис. 2.3 показана зависимость основной характеристики седимен тационных свойств активного ила — илового индекса I от нагрузки g за грязнений (по БПК5) на ил [г O2/(г.сут)] в основном аэрационном сооруже нии (иловый индекс — это объем, занимаемый отстоенной в течение мин иловой смесью, содержащей единицу сухой масса ила при заданной исходной концентрации иловой смеси (в мл/г).

Рис. 2.2. Кривая осаждения и уплот нения типичного активного ила (на- Рис. 2.3. Зависимость илового ин чальная доза ила 2 г/л;

h — положе- декса от нагрузки на ил.

ние верхней границы слоя ила, % от общей высоты отстойника;

— вре мя осаждения активного ила) Интервал а нагрузок на ил в аэротенке характеризует низконагружае мый процесс полного окисления;

интервал б — область средних нагрузок (окисление с регенерацией ила), интервал в — нагрузки, при которых в ак тивном иле преобладают нитчатые бактерии («вспухший» ил). Высокона гружаемые процессы (хлопья ила имеют запас сорбированной неперерабо танной массы загрязнений) определяются интервалом нагрузок г. При зна чениях илового индекса, соответствующих интервалу в нагрузок на ил, обычно не применяют отстаивания, а выделяют активный ил фильтрацией его суспензии через взвешенный слой того же ила (например, в аэротен ках-осветлителях) В этом случае взвешенный слой выполняет функции ре актора-окислителя, поскольку нитчатые бактерии являются хорошими окислителями.

Естественно, что для каждого вида загрязнений производственных сточных вод, обрабатываемых в аэрационном сооружении, зависимость I = f(g) должна быть задана.

Максимально допустимая величина «охватывающей» гидравлической нагрузки вторичного отстойника [qF, м3 иловой смеси, из аэрационного со оружения/(м2 поверхности отстаивания.ч)] зависит от илового индекса и определяется по опытным данным. Примерная кривая такого рода функ ции показана на рис. 2.4, где qF определяется величиной I.a (a — концен трация ила по его сухому веществу в иловой смеси). Величина I.а — часть первоначального объема этой смеси, занимаемая илом после 30-минутного отстаивания. Очевидно, что чем больше эта часть, тем хуже отстаивание и тем меньше возможная величина qF, которая при заданной суточной про изводительности Qcyт иловой смеси определяет необходимую поверхность отстаивания F:

F = Qсут/(24.qF).

Согласно СНиП 2.04.03-85 вторичные отстойники для станций биоло гической очистки сточных вод следует рассчитывать, исходя из заданной продолжительности отстаивания (0,75…2 ч) по рекомендуемой макси мальной скорости протекания воды (5…7 мм/с для радиальных и горизон тальных отстойников).

Рис. 2.4. Зависимость максимально возможной охватывающей скорости (гидравлической нагрузки) от относительного объема ила после 30 мин отстаивания во вторичном отстойнике.

Некоторые конструктивные особенности вторичных, например гори зонтальных, отстойников (рис. 2.5), позволяющие увеличить их эффектив ность, следующие: прямое соединение (без специальных каналов и труб) отстойника с аэротенком, отвод осветленной воды через водосливы по же лобам, размещение последних вблизи зоны начала уплотнения осевшего ила (точка А на рис. 2.5), создание приямка для осевшего и частично уп лотненного ила в конце сооружения. Эти особенности позволяют предот вратить деструкцию флокул ила и отводить наиболее чистую (по взвешен ным веществам) воду. При этом восходящие токи жидкости из уплотняю щегося в приямке осадка не влияют на качество осветленного стока. В об щем случае выбор сооружений из сборного железобетона для отстаивания активного ила производится в соответствии с рассчитанной величиной F по типовым проектам.

В процессах биохимической обработки сточных вод и других отходов органические вещества преобразуются микроорганизмами и концентриру ются в форме синтезируемых микробных твердых веществ. Эти вещества вместе с определенным количеством адсорбированных и частично окис ленных примесей обрабатываемых вод отделяются от основной массы очищенной воды и составляют суспензии — вторичные продукты (осадки) биохимических процессов. На долю активного ила приходится 60…70% всех осадков обычных станций водоочистки, причем общий их объем не превышает 1% объема обрабатываемых стоков.

Рис. 2.5. Горизонтальный отстойник для отстаивания активного ила.

2.4. Аэробная стабилизация и анаэробное сбраживание осадков.

В процессах биохимической обработки сточных вод и других отходов органические вещества преобразуются микроорганизмами и концентриру ются в форме синтезируемых микробных твердых веществ. Эти вещества вместе с определенным количеством адсорбированных и частично окис ленных примесей обрабатываемых вод отделяются от основной массы очищенной воды и составляют суспензии — вторичные продукты (осадки) биохимических процессов. На долю активного ила приходится 60…70% всех осадков обычных станций водоочистки, причем общий их объем не превышает 1% объема обрабатываемых стоков.

Обработка избыточного активного ила и его смесей с сырым осадком из первичных отстойников заключается в стабилизации, обеззараживании и максимальном снижении его влажности и объема. Достаточно сказать, что количество иловой воды в осадке (в м3 на 1 т сухого осадка) составляет 199, 99, 49 и 19 при влажности осадка 99,5;

99;

98 и 95% соответственно.

Микробиологический процесс уменьшения количества биохимически разложимого вещества осадка (его стабилизацию) осуществляют в аэроб ных или анаэробных условиях.

Метод аэробной стабилизации осадков, при котором происходит дли тельная аэрация осадков либо ила в сооружениях типа аэротенков стабилизаторов находит в последние годы всё более широкое распростра нение.

Этот процесс, по сравнению с анаэробным сбраживанием осадков в метантенках, отличается простотой, устойчивостью, взрывобезопасностью, меньшими капитальными вложениями. Главным недостатком метода аэробной стабилизации являются высокие энергетические затраты, необ ходимые для продувки осадка воздухом, и малоэффективная работа в хо лодное время года.

Процесс аэробной стабилизации ведут в сооружениях типа аэротен ков;

его протекание обеспечивается преобладающей метаболической реак цией эндогенного дыхания и «самопотребления» культуры микроорганиз мов (с дальнейшим биологическим окислением NH3):

C5H7O2N + 5 O2 % CO2 + 2 H2O + NH3.

Необходимая продолжительность аэрации неуплотненного активного ила в таких стабилизаторах зависит от его возраста (времени пребывания в системе, предшествующей аэробной обработке сточных вод) и состава;

продолжительность может изменяться в широких пределах: от 7 до 25 сут.

Распад беззольного вещества ила осуществляется на 20…50% при среднем удельном расходе воздуха 1 м3/ч на каждый 1 м3 объема сооружения — стабилизатора.

В практике применяется несколько технологических схем аэробной стабилизации осадков.

Существует метод продленной аэрации или полного окисления, суть которого состоит в длительном аэрировании ила и сточной жидкости. По экономическим соображениям этот метод применим при очистке сточных вод в количестве не более 1000 м3/сут. Другим приемом является метод раздельной стабилизации, по которому избыточный активный ил, образо вавшийся в результате очистки неотстоенной сточной жидкости, направля ется в стабилизатор. Распространен метод раздельной обработки, по кото рому сырой осадок из первичных отстойников обрабатывается в метантен ках, а избыточный активный ил — в стабилизаторах.

Используется также схема, по которой на стабилизацию подается уп лотненный активный ил без рециркуляций. Подача на стабилизацию уп лотненного ила позволяет уменьшить объем стабилизатора. Стабилизи рованные осадки либо илы обычно подсушиваются на иловых площадках или подвергаются механическому обезвоживанию. Такие осадки или илы обладают значительно лучшей влагоотдачей по сравнению с сырыми или анаэробно сброженными осадками. Применяется схема стабилизации с ис пользованием центрифуг. По этой схеме осадок после уплотнителя обез воживается на центрифуге, а фугат направляется в стабилизатор. Центри фугирование осадков производится без добавления реагентов.

Аэробные процессы стабилизации не требуют герметизации сооруже ния, дополнительного нагрева, успешно реализуются при сравнительно низких концентрациях осадков, дают твердый продукт и жидкий сток с низкой биологической потребностью в кислороде. Аэробно стабилизированный ил характеризуется лучшей водоотдачей при уплотне нии и механическом обезвоживании. Преимуществами анаэробных про цессов являются: образование метана, отсутствие необходимости в кисло роде, низкие интенсивность синтеза и выход новых клеток, а значит, и но вых осадков.

Пример 2.1. Рассчитать аэробные минерализаторы для следующих данных: суточное количество избыточного активного ила и сырого осадка по объему Q1 = 1123,4 м3/сут, по содержанию сухого вещества P1 = 9, т/сут и фугата от центрифугирования сырого осадка и уплотненной аэроб но-стабилизированной смеси по объему Q2 = 77,3 м3/сут, по содержанию сухого вещества P2 = 2,59 т/сут.

Среднее количество поступающего сухого вещества (с учетом распа да) Z R = 9,15 т/сут, P3 = ( P + P2 ) 1 1 = (9,12 + 2,59) 1 100 100 100 где R = 30 % - распад беззольного вещества;

Z = 27 % - средняя зольность поступающей смеси.

Расход смеси, поступающей в уплотнитель P3 1000 9,15.1000 = 457 м /сут, Q3 = = C4 где С4 = 20 г/л - концентрация сухого вещества смеси в зоне аэрации.

Расход уплотненной смеси, подаваемой на обезвоживание P3 1000 9,15.1000 = 305 м /сут, Q4 = = C5 где С5 = 30 г/л - концентрация уплотненной смеси.

Количество иловой воды, отводящейся из осадкоуплотнителя Q5 = Q3 Q4 = 457 305 = 152 м /сут.

Расход иловой воды, отводящейся из осадкоуплотнителя Q6 = Q1 + Q2 Q3 = 1123,4 + 77,3 152 = 1084,7 м /сут.

Объем зоны аэрации.

.

9,15. P3 1000 1 = 10 = 4575 м, V1 = C4 где 1 = 10 сут - период аэрации.

Объем зоны отстаивания Q1 + Q2 1123,4 + 77,3. 2 =.2 = 100 м, V2 = 24 где 2 = 2 ч - время осветления иловой воды в отстойной зоне.

Объем зоны уплотнения Q3 457. 3 =.6 = 114,3 м, V3 = 24 где 3 = 6 ч - время пребывания смеси в осадкоуплотнителе.

Общий объем стабилизатора V = V1 + V2 + V3 = 4575 + 100 + 114,3 = 4789,3 м.

Принимаем аэробный минерализатор шириной секции B = 9 м, рабо чей глубиной H = 4,8 м, с числом секций n = 2.

Длина минерализатора V 4789, =.. = 55,43 м.

L= B H n 9 4,8 Принимаем L = 66 м.

Объем уплотненной смеси 4 V3 (100 99,8) 4.114,3. (100 99,8) = 27,84 м /сут.

Q= = 100 wсм 100 где wсм = 97 % - влажность уплотненной смеси Расход воздуха на аэрацию Q = q V1 = 1,5.4575 = 6862,5 м /ч, где q = 1,5 м3/(м2.ч) - удельный расход воздуха на 1 м3 емкости.

Анаэробное сбраживание органических осадков производственных сточных вод применяется для сырых осадков из первичных отстойников, избыточного активного ила или для их смеси. Сброженный осадок направ ляется на иловые площадки или подвергается механическому обезвожива нию. В процессе метанового анаэробного сбраживания одним из основных продуктов распада органических веществ осадка является метан.

Цель анаэробного окисления - стабилизация органических соедине ний, содержащихся в необработанных отходах. Практически только жиры, белки и углеводы перерабатываемых органических веществ обеспечивают выход газа при анаэробной переработке. Одно из основных преимуществ анаэробного сбраживания — минимальное образование биологически ак тивных твердых веществ. Другие преимущества заключаются в возможно сти получения полезных конечных продуктов — горючего газа и сброжен ного ила. Недостатки анаэробных систем — малая скорость роста микро бов и очень высокая (по сравнению с системами аэробной обработки) ми нимально необходимая для стабильного воспроизводства клеток продол жительность пребывания биологически активных веществ в сооружениях (2…6 сут.).

Сбраживание осадков проходит две фазы: кислую и щелочную. В ки слой фазе сбраживания сложные органические вещества осадка и ила под действием внеклеточных бактериальных ферментов сначала гидролизуют ся до более простых: белки — до пептидов и аминокислот, жиры — до глицерина и жирных кислот, углеводы — до простых сахаров. В дальней шем образуются конечные продукты — органические кислоты. Во второй фазе щелочного, или метанового сбраживания из органических кислот об разуются метан и угольная кислота.

Скорость распада органических веществ осадка зависит от их химиче ского состава, температуры, дозы загрузки, влажности осадков и других факторов.

Для анаэробного сбраживания осадков сточных вод обычно исполь зуют два, температурных режима сбраживания: мезофильный при темпе ратуре 30…35 °С и термофильный при температуре 52…55 °С. Разумеется, для каждого вида осадков производственных сточных вод необходимо экспериментально определять оптимальные условия сбраживания (дозу за грузки, температуру и пр.). При этом следует учитывать то обстоятельство, что в осадках могут содержаться вещества, которые могут мешать процес су: ПАВ, соединения хрома, мышьяка, ионы тяжелых металлов и пр.

Обычно анаэробные системы применяют для сбраживания осадков первичных отстойников и избыточного активного ила аэробных биохими ческих систем очистки бытовых вод и их смесей с некоторыми производ ственными стоками. В большинстве случаев удается получить достаточно стабилизированный биологически неразлагаемый после обезвоживания осадок, горючий газ и жидкий сток, обычно требующий доочистки (на пример, окислением в аэробных условиях). В таких системах используют одно- и двухступенчатые емкостные сооружения с перемешиванием.

В двухступенчатой системе первое сооружение представляет собой биологическую установку непрерывного действия с полным перемешива нием, второе сооружение может быть использовано для отделения и кон центрирования твердых веществ {эту функцию могут также выполнять от стойники, центрифуги и др.). В таких системах возможен возврат (рецир куляция) части осадка из второй ступени в первую для увеличения в ней дозы биологически активных микроорганизмов и интенсификации процес са.

Двухступенчатые системы в основном используют для частичного разделения двух стадий анаэробной обработки: получения летучих органи ческих кислот и метанового брожения.

Для выращивания метановых бактерий необходимо поддерживать оп тимальные для их развития условия во второй ступени (рН 6,0…8,5;

тем пература 37…40 °С для мезофильного брожения и 55 °С — для термо фильного).

Сложность увеличения продолжительности удержания клеток при ре циркуляции и необходимость интенсификации процесса привели к созда нию аппаратов с насадкой), в которых анаэробные организмы растут, за крепляясь на насадке (лучше — на округлых камнях), или в заполненных жидкостью порах. При этом значительно увеличивается время пребывания активных микроорганизмов (их «возраст») и более эффективно (как при фильтрации через зернистый слой) отделяется жидкость от твердой фазы.

Такие аппараты интенсивно изучаются и внедряются для анаэробной очи стки сравнительно низкоконцентрированных стоков (< 750 мг/л), посколь ку в этом случае не требуется интенсификация развития микробной попу ляции с помощью высоких доз «питания». Следует отметить, что необхо димое время пребывания очищаемой жидкости в таких аппаратах нередко измеряется несколькими десятками часов.

Сбраживание осадков (предварительно уплотненных) в анаэробных условиях (в том числе и осадков после аэробной стабилизации) проводят главным образом в метантенках. Рассмотрим устройство, принцип работы, приемы расчета и выбора метантенков.

Различают метантенки открытого и закрытого типов (последние — с жестким или плавающим перекрытием). В сооружении с неподвижным жестким перекрытием (рис. 2.6) уровень бродящей массы поддерживается выше основания горловины, так как в этом случае зеркало массы мало, ве лика интенсивность отвода газов и не образуется корка. Для ускорения процесса массу перемешивают и подогревают до 30…40 °С (при мезо фильном сбраживании) острым паром низких параметров (0,2…0,46 МПа).

Основная циркуляция в метантенке осуществляется пропеллерной мешал кой.

Рис. 2.6. Метантенк:

1 — газовый колпак для сбора газа;

2 — газопровод от газового кол пака;

3 — пропеллерная мешалка;

4 — трубопровод для загрузки (напри мер, сырого осадка и активного ила);

5 — трубопроводы для удаления иловой воды или выгрузки сброженного осадка с разных уровней;

6 — ин жектор подачи острого пара для подогрева содержимого метантенка и пе ремешивания;

7 — трубопровод выгрузки суспензии твердофазных про дуктов сбраживания (например, сброженного осадка);

8 — циркуляцион ная труба;

9 — трубопровод для опорожнения метантенка.

Объем Vм метантенка определяют по суточному количеству М (в м /сут) предназначенной для сбраживания массы Vм = M/(D/100), где D — суточная доза загружаемого с целью переработки в метантенк материала, % от объема сооружения;

D зависит от термического режима обработки и влажности загружаемого осадка.

Типовые метантенки имеют полезный объем одного резервуара 1000…8000 м3. Условно этот объем можно разделить на четыре выпол няющие разные функции части: объем для образования плавающей корки, объем для иловой воды, объем для собственно сбраживания, объем для уп лотнения и дополнительной стабилизации осадка при хранении (до 60 сут).

Пример 2.2. Определить количество и размеры метантенков для стан ции с объемом смеси осадков Qсм = 574 м3/сут, влажностью смеси wсм = 97,1%;

составом органического вещества смеси: Cfat = 0,25 г/г беззольного вещества осадка ;

Cgl = 0,099 г/г;

Срrt = 0,42 г/г. Количество беззольного вещества в смеси осадков — 68,2 %.

Принимаем сбраживание в условиях термофильного режима при t = 53 °C.

Выбор дозы загрузки по табл. 2.1 принимаем d = 19%.

Таблица 2. Доза загружаемой в метантенк смеси Суточная доза загружаемой в метантенк смеси Режим сбраживания (Дсут, %) при влажности смеси (wос, %), не более 93 94 95 96 Мезофильный 7 8 8 9 Термофильный 14 16 17 18 Расчетный объем метантенка Qсм100 574.100 = 3021 м.

Vм = = d Принимаем по табл. 2.2 n = 2 метантенка D = 15 м с полезным объе мом каждого Vф = 1600 м3: Нв.к = 2,35 м;

Нц = 7,5 м;

Нн.к = 2,6 м;

Нобщ = 12,45;

Нг = 1,5 м.

Таблица 2. Конструктивные размеры метантенков Полез- Высота, м Строительный объем ный объ верхнего цилинд- нижнего здания газового D, м ем конуса рической конуса обслу- киоска одного м Hвх части Hц Hнк живания 12,5 1000 1,9 6,5 2,15 652 15,0 1600 2,35 7,5 2,6 2035 17,5 2500 2,5 8,5 3,05 2094 20,0 4000 2,9 10,6 3,5 2520 18,0 6000 3,15 18,0 3,5 2700 22,6 8000 4,45 16,3 3,7 2000 Фактическая доза загрузки V м d 3021. Дф = = 17,94 %.

= Vф n 1600. Максимально возможное сбраживание Rlim беззольного вещества за гружаемой смеси осадков определяем по формуле Rlim = (0,92Cfat+ 0,62Cgl + 0,34Cprt)100 = (0,92 0,25 + 0,62.0,099 + 0,34.0,42)100 = 43,42 %.

Выход газа из метантенков принимаем равным 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества осадка. Плотность газа = 1 кг/м3.

Выход газа в % по данным табл. 2.1 и 2.3 определим по формуле Rг = Rlim – Kw Дсут = 43,42 - 0,17.17,94 = 40,37 %.

Таблица 2. Значение коэффициента Kw от влажности загружаемого осадка Режим сбраживания Значения коэффициента Kw при влажности за гружаемого осадка 93% 94% 95% 96% 97% Мезофильный 1,05 0,89 0,72 0,31 0,56 0, Термофильный 0,455 0,385 0,24 0, Удельный выход газа составит:

Rг 40,37 rг = = 0,404 м /кг.

=..

100 p 100 1, Количество загружаемого беззольного вещества (в кг) Qсм K 1000 (100 wсм ) 574. 0,682.1000.1,02. (100 97,1) = 11579,6 кг, Pсм = = 100 где K = 68,2 % - количество беззольного вещества в смеси осадков;

= 1, г/см3- плотность смеси/ Съем газа в сутки Vг = Pсм rг = 11579,6.0,404 = 4678,17 м3/сут.

Съем газа с одного метантенка в сутки Vг 4678,17 = 2339,08 м /сут.

Vг.1 = = n 2.5. Методы кондиционирования осадков сточных вод.

Обезвоживание наиболее эффективно после проведения определен ных операций, кондиционирующих осадок: коагуляции и флокуляции с использованием химических реагентов (обычно солей железа, алюминия, а также извести), тепловой обработки, замораживания с последующим от таиванием, аэрации, добавки примесей, обеспечивающих несжимаемость осадков при фильтровании.

Под кондиционированием осадков обычно понимают такой вид обра ботки, при котором осадок изменяет структуру и формы связи воды, бла годаря чему лучше обезвоживается. Иными словами, кондиционирование осадков — это процесс подготовки осадков к механическому обезвожива нию.

В качестве метода кондиционирования осадков наибольшее распро странение, получила реагентная обработка. Тепловая обработка, жидко фазное окисление, замораживание и оттаивание пока широкого распро странения не получили.

Реагентная обработка изменяет структуру осадка и улучшает его спо собность отдавать влагу.

При коагуляции осадков обычно используют два или несколько реа гентов. Для реагентной обработки обычно применяют коагулянты и фло кулянты минерального и. органического происхождения. Из минеральных коагулянтов чаще всего применяют соли железа, алюминия и др. Исполь зуют также сочетание коагулянтов и реагентов, например хлорного железа с известью. Вместо кристаллического хлорного железа можно применять его раствор, являющийся отходом химических производств;

вместо суль фата железа) более дешевый сульфат оксида железа, хотя для обработки осадков требуются при прочих равных условиях большие его дозы.

Для обработки некоторых видов осадков применяют только одну из весть. Так, для кондиционирования осадков сточных вод предприятий, об рабатывающих цветные металлы, доза извести составляет 2%.

Применяемые в настоящее время минеральные коагулянты относи тельно дефицитны и дороги. Кроме того, их использование вызывает опре деленные трудности в эксплуатации установок кондиционирования: они коррозионны и относительно сложны при транспортировании, хранении, приготовлении и дозировании.

Достаточно широкое применение находят синтетические флокулянты.

Они обеспечивают довольно высокую эффективность кондиционирования и снижают расходы на эксплуатацию установок.

Различают катионные, анионные и неионные флокулянты. В отечест венной практике довольно широкое применение при обработке осадков находит синтетический флокулянт — полиакриламид (ПАА). Он применя ется при обработке осадков сточных вод аккумуляторных заводов, цехов гальванических покрытий машиностроительных заводов, газоочисток кон вертерных печей и пр.

Для обработки осадков, содержащих значительное количество орга нических загрязнений (зольность 25…50 %), обычно применяют катион ные флокулянты;

при более высокой зольности — смесь катионных и ани онных флокулянтов;

для сильноминерализованных осадков — анионные соединения.

Наиболее рационально применение синтетических флокулянтов при последующей обработке осадков на центрифугах. В зависимости от вида осадка доза флокулянтов составляет 0,05…0,4 % массы сухого вещества осадка. Обезвоживание осуществляется достаточно глубоко, и влажность обезвоженного осадка может достигать 40…50 % • С целью улучшения процесса обезвоживания используют присадоч ные материалы, которые способствуют формированию жесткого скелета на фильтровальной, поверхности, препятствуют слипанию частиц осадка и их деформации. В результате увеличивается пропускная способность фильтров, лучше снимается обезвоженный осадок, а фильтрат оказывается менее загрязненным. Обычно по массе добавляют три-четыре части приса дочного материала на одну часть твердой фазы осадка. Практикуется так же совместное применение присадочного материала и химических реаген тов.

Тепловая обработка считается перспективным методом, особенно для органических осадков, имеющих зольность 30…40 %.

Сущность этого метода состоит в следующем. Осадок нагревается в герметическом резервуаре типа автоклава до температуры 150…200°С и выдерживается 0,5…2 ч. Температура нагрева и продолжительность вы держивания зависят от свойств осадка и определяются обычно экспери ментально. В процессе обработки до 40 % сухого вещества осадка пе реходит в раствор. Осадок после тепловой обработки за короткий период времени уплотняется до влажности 92…94 %. Объем уплотненного осадка достигает 20…30 % первоначального. Осадок приобретает хорошие водо отдающие свойства, стерилен. Уплотненный осадок хорошо обезвоживает ся на вакуум-фильтрах (до 65…70 %) и фильтр-прессах.

При тепловой обработке подвергаются частичному разрушению все основные классы органических веществ, входящих в состав осадка;

проис ходит гидролиз макромолекул до простых составляющих.

В процессе тепловой обработки существенно улучшаются фильтраци онные свойства осадков, поэтому обезвоженные осадки имеют влажность 40…70%.

Метод тепловой обработки имеет ряд достоинств: осадок не загрязня ется реагентами;

непрерывен процесс;

осуществляется кондиционирование и стерилизация осадка;

компактна установка. К недостаткам можно отне сти сложности конструктивного оформления, а также эксплуатации уста новки (особенно теплообменников);

трудности, возникающие при очистке надиловой воды.

Пример 2.3. Рассчитать нагрузку на аэрационные сооружения стан ции при тепловой обработке сброженной в мезофильных условиях смеси осадка и активного ила. Провести тепловой расчет установки для тепловой обработки осадка производительностью Qос = 574 м3/сут = 23,9 м3/ч. Кон центрация взвешенных веществ Сос = 33,18 г/л. Температура поступающе го осадка tн = 20 °С. Температура кондиционирования tк = 210 °C. Схема с промежуточным теплоносителем, в качестве которого используется вода.

Концентрация загрязнений иловой воды по БПК5:

БПК5 = 0,68 Сос(1 - Z)Рэ K = 0,68.33,18(1 - 0,55)0,45.0,77 = 3,5 г/л, где Z = 0,55 - зольность осадков, подаваемых на тепловую обработку;

Рэ =0,45 - степень распада ОВ осадков;

K = 0,75…0,80 - понижающий коэф фициент, учитывающий переход части ОВ в газообразное состояние.

Концентрация твердого вещества осадков после тепловой обработки Cт.к = Cос[1 – Pэ(1 - Z)] = 33,18.[1 – 0,45(1 – 0,55] = 26,54 г/л.

Расход уплотненного осадка после тепловой обработки Qос C т.к 574. 26,54 = 190,4 м /сут, Qт.к = = C упл где Супл = 70…100 г/л - концентрация осадка после уплотнения.

Расход сливной воды уплотнителей Qс = Qос – Qт.к = 574 – 190,4 = 383,6 м3/сут.

Расход фильтрата при обезвоживании C Qф = Q т. к 1 т. к = 190,4. 1 = 152,3 м /сут.

C обез где Собез = 400…500 г/л - концентрация осадка после обезвоживания на фильтр-прессах.

Общий расход иловой воды Qи.в = Qс + Qф = 383,6 + 152,3 = 539,9 м3/сут.

Масса БПК5 в иловой воде GБПК5 = БПК5 Q = 3,5.539,9.10-3 = 1,9 т/сут.

Дополнительная нагрузка на аэрационные сооружения G БПК 5 1,9. qв = = = 17 %, 0,38. БПК 5.ст Qст.в где БПК5.ст - концентрация загрязнений по БПК5 сточных вод, поступаю щих на станцию;

Qст.в - расход сточных вод.

Тепловой расчет Теплообменник 1 (подогреватель).

Расход тепла на подогрев осадка 1000 = 3894 кВт, Qи.1 = Qос (t к t н )C т = 23,9(160 20)4, 3600 где Qoc - объемный расход осадка, м3/ч;

tн, tк - соответственно температуры осадка до и после теплообменника, °С;

Ст = 4,19кДж/(кг.°К) - теплоемкость осадка.

Средняя разность температур горячего и холодного теплоносителя tср = (tб + tм)/2 = (30 + 20)/2 = 25 oC, где tб, tм - большая и меньшая разность температур на концах теплооб менника;

tб = 50 – 20 = 30 оС;

tм = 180 – 60 = 20 оС.

Поверхность теплообмена 3,894.10 Qи.1 = 194,7 м, S= = K t ср.

800 где K = 800…1000 Вт/(м2.°K) - коэффициент теплопередачи.

Расход подогревающей воды Qи 3600 3894 3600 = 25,74 м /ч.

Qб = =..

C в (t н t к ) 1000 4,19(180 50) в в Теплообменник 2 (холодильник).

Количество тепла, отбираемое от осадка 1000.

= 3894 кВт.

Qи.2 = Qос (t к t н )q0 = 23,9(210 70)4,19.

3600 Средняя разность температур горячего и холодного теплоносителя tср = (tб + tм)/2 = (30 + 20)/2 = 25 oC, где tб = 210 – 180 = 30 oC;

tм = 70 – 50 = 20 oC.

Поверхность теплообмена 3,894.10 Qи.2 = 155,76 м, S= = K 2 t ср.

1000 где K2 = 1000 Вт/(м2.oK.) - коэффициент теплоотдачи при принятой схеме в теплообменнике 2 выше в 1,2…1,4 раза, чем в теплообменнике 1.

Теплообменник 3 (холодильник).

Количество тепла, отбираемое от осадка 1000 = 1112,7 кВт.

Qи.3 = Qос (tк tн )Cт = 23,9(70 30)4, 3600 Средняя разность температур горячего и холодного теплоносителя tб t м 30 10 о = 18,2 С.

tср = = t 1, ln б t м Данная расчетная формула для определения tcp применяется, если от ношение (tб/tм) > 2, где tб =70 - 40 = 30 °С, tм = 30 - 20 = 10 °C.

Поверхность теплообмена 1,1127. Qи.3 = 76,4 м.

S= = K tср.

800 18, Расход воды на охлаждение Qи.3 3600 1112,7 3600 = 47,8 м /ч.

Qв = =..

Cт (tн.в tк.в ) 1000 4,19(40 20) Расход тепла на догрев осадка в реакторе 1000 = 1390,8 кВт.

Q = Qос (tн tк )Cт = 23,9(210 160)4, 3600 Жидкофазное окисление используется для подготовки осадков к ме ханическому обезвоживанию.

Сущность метода состоит в окислении органической части осадка ки слородом воздуха при поддержании в аппарате высоких температуры и давления. О глубине процесса жидкофазного окисления органической час ти осадка судят по снижению величины ХПК. В свою очередь глубина процесса окисления зависит от температуры. Так, при температуре 200 °С ХПК'снижается на 50%;

для снижения ХПК на 70 % и более необходимо поддерживать температуру 250…300 °С. При окислении органического вещества выделяется теплота. При обработке осадка влажностью 96 % вы деляемой теплоты достаточно для поддержания заданного температурного режима.

На рис. 2.7 приведена технологическая схема установки жидкофазно го окисления осадков. По трубопроводу 1 в приемный резервуар подается смесь сырого осадка и избыточного активного ила, которая нагревается до температуры 45…50 °С. Осадок насосами 3, 4 перекачивается через тепло обменники 5, 6 в реактор 7. На входе в реактор температура паровоздуш ной смеси составляет 240°С. Из реактора смесь продуктов окисления, воз духа и золы направляется в сепаратор 8 через теплообменник 6. Эта смесь теряет часть теплоты, отдавая его поступающему на обработку осадку, Выделяющиеся в сепараторе газы выбрасываются в атмосферу или ис пользуются в турбогенераторе 9. Сжатый воздух от компрессора 10 пода ется, в напорный трубопровод. Осадок из сепаратора проходит теплооб менник 5 и отдает также часть теплоты осадку, находящемуся в резервуа ре. Охлажденный осадок направляется в уплотнитель и после уплотнения до влажности 95 % подается на иловые площадки или на механическое обезвоживание. После вакуум-фильтров влажность обезвоженного осадка достигает 60 %. Сливная вода из уплотнителя имеет ХПК, равную 5…6 г/л, и направляется на обработку в аэротенки.

Замораживание и оттаивание сточных вод не находит широкого применения. Сущность метода заключается в том, что при замораживании часть связанной влаги переходит в свободную, происходит коагуляция твердых частиц осадка и. снижается его удельное сопротивление. При от таивании осадки образуют зернистую структуру, их влагоотдача повыша ется. Замораживание производится при температуре от —5 до —10 °С в течение 50…120 мин.

Рис. 2.7. Технологическая схема установки жидкофазного окисления осадков:

1 — подача исходного осадка;

2 — приемный резервуар;

3 — пита тельный насос;

4 — насос высокого давления;

5, 6 — теплообменники;

7 — реактор;

8 — сепаратор;

9 — турбогенератор;

10 — компрессор.

Выбор способа кондиционирования определяется величиной «водоот дачи» осадка, которая характеризуется удельным сопротивлением при фильтровании.

2.6. Уплотнение осадков.

При любом принятом способе обработки осадков последние подвер гаются уплотнению с целью уменьшения их влагосодержания. Чем больше при уплотнении уменьшится влажность осадков, тем существеннее снизят ся затраты на последующие стадии обработки — механическое обезвожи вание, сбраживание, термическую сушку и сжигание.

Различают следующие способы уплотнения (сгущения) осадков: гра витационное, флотация, центрифугирование, фильтрование. Иногда при меняется комбинация этих методов. Эффективность и экономичность при менения того или иного метода уплотнения осадков зависят от их состава и свойств, форм связи воды и принятых способов последующей обработки и использования осадков.

Механическое обезвоживание осадков промстоков может произво диться экстенсивными и интенсивными методами. Экстенсивные методы осуществляются в различного рода уплотнителях, интенсивное обезвожи вание и сгущение производится при помощи фильтрования, центрифуги рования, гидроциклонирования и т.п.

Гравитационное уплотнение применяется для избыточного активно го ила и сброженных осадков и отличается от других методов уплотнения простотой и экономичностью. Продолжительность уплотнения зависит от свойств осадка и принимается равной 4…24 ч. Уплотненные осадки имеют влажность 85…97%.

Для уплотнения избыточного активного ила применяются илоуплот нители вертикального и радиального типов. Последние могут быть обору дованы илососами или медленно вращающимися (2…4 об/ч) илоскребами.

Такое перемешивание в течение длительного времени {9…14 ч) способст вует образованию каналов в уплотняющемся осадке для вывода воды и га зов, а также коагуляции частиц осадка. Исследования показали, что в ило уплотнителях, оборудованных илоскребами, уплотнение происходит луч ше. Это объясняется перемешиванием активного ила в процессе уп лотнения и меньшей высотой радиальных илоуплотнителей по сравнению с вертикальными. Перемешивание способствует лучшему хлопьеобразова нию и осаждению ила.

Пример 2.4. Рассчитать илоуплотнитель радиального типа для стан ции с аэротенками на полную биологическую очистку производительно стью Q = 80000 м3/сут. БПКполн очищенных стоков Lt = 15 мг/л;

прирост ак тивного ила в аэротенке П = 180 мг/л;

концентрация избыточного ила по сле вторичных отстойников С = 4 г/л.

Радиальные илоуплотнители конструируются или по типу первичных радиальных отстойников, оборудованных илоскребами, или по типу вто ричных радиальных отстойников, оборудованных илососами.

Часовое количество избыточного активного ила с учетом сезонной не равномерности его прироста определяется по формуле 168. UQ = 182 м /ч, Qил = 1,3 = 1,3.

24 C 24 где Q - суточный расход сточных вод, м3;

С = 4000 г/м3 - концентрация из быточного ила;

U = 180 - 12 = 168 г/м3 - количество избыточного активного ила в г/м3 с учетом выноса ила из вторичных отстойников (табл. 2.4).

Таблица 2. Вынос взвешенных веществ Продолжи- Вынос взвешенных веществ, мг/л, при БПКполн очищен тельность от- ной воды, мг/л стаивания, ч 15 20 25 50 75 1,5 15 20 25 51 70 2,0 12 16 21 45 63 По таблице 2.5. принимаем глубину зоны уплотнения Нр = 3,1 м и продолжительность уплотнения Т = 9 часов.

Таблица 2. Данные для расчета гравитационных илоуплотнителей Характер избыточного Влажность уп- Продолжитель- Скорость активного ила лотненного ак- ность уплотне- движения тивного ила, % ния Т, ч жидкости в тип уплотнителя отстойной зо верти- ради- верти- ради- не вертикаль кальный альный каль- альный ного уплот ный -/ Иловая смесь из аэро- - 97,3 5… тенков с С = 1,5…3 г/л Активный ил из вторич- 98 97,3 10 -12 9…11 не более 0, ных отстойников с С = г/л Активный ил из зоны 98 97 16 12…15 то же отстаивания аэротенков отстойников с С = 4,5…6,5 г/л Тогда расчетная гидравлическая нагрузка на поверхность уплотнителя будет равна Hр 3,1 3 2.

= 0,34 м /(м ч).

q0 = = T Необходимая площадь илоуплотнителей Qил 182 = 523,5 м.

F= = q0 0, Принимаем количество уплотнителей n = 2.

Тогда диаметр илоуплотнителей будет равен F 523, = 18,4 м.

D = 1,128 = 1, n Принимаем D = 18м согласно типового проекта.

D Отношение = 6.

H 3, Общая высота илоуплотнителя H = 4,2 м.

Суточное количество уплотненного избыточного активного ила с влажностью wуп = 97,3 % и объемным весом = 1,005 т/м 168. UQ 100 100 = 500 м /сут.

Q упл = =..

10 100 w уп 1,005 10 100 97, 6. Влажность ила после илоуплотнителей обычно не ниже 97% (вместо 99,5…99,7%, например, для исходных осадков вторичных отстойников по сле аэротенков). В ряде случаев используют флотационные илоуплотните ли, работающие по принципу напорных флотаторов. Гидравлическую на грузку (охватывающую скорость) для расчета величины поверхности в плане таких сооружений можно принять 6…12 м3/(м2.ч) для изменения безразмерного критерия I.с (I — иловый индекс, см3/г, с — концентрация иловой смеси, г/см3) от 0,6 до 0,1. Удельный расход растворенного в ило вой смеси воздуха (для флотации) составляет ~5 л на 1 кг твердого вещест ва смеси.

Гравитационное уплотнение недостаточно эффективно: наблюдается высокое содержание взвешенных веществ в отделяемой воде;

влажность уплотненных осадков высока, что удорожает последующую их обработку;

при продолжительном уплотнении требуются большие объёмы илоуплот нителей.

С целью снижения продолжительности уплотнения, получения осадка с меньшей влажностью и уменьшения выноса взвешенных веществ из ило уплотнителя применяются различные приемы: коагуляция, перемешивание в процессе уплотнения, совместное уплотнение различных видов осадков, термогравитационный метод.

В качестве коагулянтов применяют различные минеральные и органи ческие соединения. Фильтрат, образующийся при вакуум-фильтровании, можно направлять в илоуплотнитель, что улучшает уплотнение и умень шает вынос взвешенных веществ. Для улучшения уплотнения некоторых видов осадков производственных сточных вод, содержащих плохо осе дающие мелкодисперсные частицы, к осадку добавляют активный ил.

Флотация широко применяется в практике уплотнения различных суспензий. Достоинство этого метода состоит в том, что по сравнению с гравитационным уплотнением осадков продолжительность его меньше, уплотнение более глубокое и, главное, его можно регулировать путем опе ративного, изменения параметров.

Обычно применяют импеллерную, электро- и напорную флотацию.

Последняя получила наибольшее распространение.

При напорной флотации применяют непосредственное насыщение уплотняемой суспензии воздухом или же используют рабочую жидкость.

Воздух подается под давлением 0,4 МПа. Когда во флотационном резер вуаре снимается давление, выделяющиеся пузырьки воздуха флотируют твердые частицы осадка и увлекают их на поверхность. Образовавшаяся флотационная пена непрерывно или периодически удаляется. При флота ционном способе скорость уплотнения осадка в 10…15 раз больше, чем при гравитационном способе.

Применяют флотационные уплотнители периодического действия (рис. 2.8). Активный ил смешивается с водой и насыщается воздухом, а за тем поступает по трубе в резервуар. Сфлотированныи ил скребком удаля ется в бункер и далее шнековым транспортером подается на дальнейшую обработку. Иловая вода из флотатора переливается через водослив. Оса док, выпавший во флотаторе, уделяется винтовым конвейером. Уплотнен ный ил имеет влажность 92 %.

Рис. 2.8. Флотационный уплотнитель периодического действия:

1 — подача ила;

2 — патрубок;

3 — винтовой конвейер;

4 — резервуар;

5 — скребок;

6 — перегородка;

7 — шнековый транс портер;

8 — водослив;

9 – бункер.

Пример 2.5. Определить размеры и количество флотаторов, требуе мый расход рабочей жидкости и объем напорных баков для флотационной установки (рис. 2.1) при расходе очистных сооружений Q = 50000 м3/сут со средней концентрацией ила в аэротенке Саи = 4,8 г/л и коэффициентом не равномерности k = 1,2.

Концентрация уплотненного ила Супл = 5,0 %, эффективность задержа ния сухого вещества Э = 95 %, давление насыщения рабочей жидкости Р = 0,6 МПа, температура рабочей жидкости t = 20 °С, время пребывания жид кости в аэротенке а = 5 ч, коэффициент рециркуляции R = 0,3, зольность избыточного активного ила Z = 0,3, БПК поступающей в аэротенк жидко сти L1 = 260 мг О2/л, концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающих во флотатор Cвв = 140 мг/л.

Количество избыточного активного ила, поступающего на уплотне ние:

- по весу ( и a и )Q (190 12) = 8,9 т/сут = 8900 кг/сут, Pи = = 1000.1000 10 где Пи - прирост активного ила, определяется по СНиП 2.04.03-85 п.9.60;

аи =12 мг/л - вынос активного ила из вторичных отстойников и = 0,8 Cвв + k L1 = 0,8.140 + 0,3.260 = 190 мг/л;

- по объему:

Pи 100 8,9 100 3 = 1101,5 м /сут = 45,89 м /ч, Qи = =..

и 100 w1 1,01 100 99, где и =1,01 т/м - объемный вес активного ила;

w1 = 99,2 % - влажность по ступающего на флотацию избыточного активного ила.

Максимальный часовой приток избыточного активного ила qmax = k Qи = 1,2.45,89 = 55,1 м3/ч.

Нагрузка на ил qи, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в сутки, в аэротенках составит 24( L1 L2 ) 24(260 15).

= 350 мг/(г сут), qи = = С аи (1 Z ) а 4,8(1 0,3) где L2 = 15 мг О2/л БПК сточных вод после аэротенка.

По таблице 2.6 находим иловый индекс Jи = 75 см3/г и безразмерную 75. 4, величину J и С аи = = 0,36.

Таблица 2. Определение величины илового индекса Иловый индекс Jи, см3/г, при нагрузке на ил в Сточные воды аэротенке Саи, мг/(г сут) 100 200 300 400 500 Городские 130 100 70 80 95 Производственные:

- нефтеперерабатываю щих - 120 70 80 120 заводов - заводов синтетического кау - 100 40 70 100 чука - комбинатов искусствен ного - 300 200 250 280 волокна - целлюлозно-бумажных ком - 220 150 170 200 бинатов - химкомбинатов азотной промышленности - 90 60 75 90 По таблице 2.7 находим нагрузку qф на поверхность зеркала флотаци онной камеры: qф = 8,6 м3/(м2.ч).

Таблица 2. Определение гидравлической нагрузки на флотационный илоуплотнитель qф в зависимости от безразмерного параметра Jи Саи, 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0, qф, м3/(м2.ч) 12 10 9 8 7,5 6, Площадь зеркала флотационной камеры Fф составит qmax 55,1 = 6,4 м.

Fф = = qф 8, Диаметр флотационной камеры 4. 6, 4 Fa = 2,02 м, Da = = n 3,14. где n = 2 - количество флотаторов, принимаемых к установке. Принимаем Dф = 2 м.

Время пребывания активного ила во флотаторе и уплотнителе = ф + у = 0,6 + 2,5 = 3,1 ч.

где ф = 0,6 ч - время пребывания во флотаторе;

у = 2,5 ч - время пребы вания в уплотнителе.

Расчетный объем Vy флотационного уплотнителя V у = q max = 55,1.3,1 = 170,81 м.

Диаметр Dy флотационного илоуплотнителя 4V у 4.170, = 8,52 м, Dу = = n Hк 3,14. 2.1, где Нк = 1,5 м - высота флотационной камеры.

Принимаем к установке два радиальных флотационных илоуплотни теля диаметром Dy = 9 м согласно типового проекта. Концентрация актив ного ила в осветленной воде 200…300 мг/л.

Количество qр рабочей жидкости qр = 0,30 qmax = 0,30.5,1 = 16,53 м3/ч.

Расчетный объем Vн напорных резервуаров q p н 16,53. 4 Vн = = 1,32 м, = 1, 60 где = 1,2 - коэффициент, учитывающий скопление воздуха в верхней части резервуара;

н = 4 ч – время пребывания сточной воды в напорном резервуаре.

Диаметр Dн напорного резервуара 4.1, 4 Vн = 0,84 м, Dн = = Hн 3,14. где Нн = 2 м – высота напорного резервуара.

Принимаем к установке два напорных резервуара диаметром Dн = l м согласно типового проекта.

Центрифугирование позволяет разделить суспензии в компактных и высокопроизводительных аппаратах — гидроциклонах, центрифугах и се параторах. Следует заметить, что скорость разделения суспензий в гидро циклонах в 10…20 раз, а в центрифугах и сепараторах более чем в 1000 раз больше, чем при гравитационном уплотнении.

Напорные гидроциклоны применяют для классификации шламов и сгущения осадков. Например, при очистке сточных вод доменных газоочи сток в многоступенчатых гидроциклонных установках происходит класси фикация и обогащение шлама на первых ступенях.

В. напорных гидроциклонах происходит эффективная классификация частиц. За счет выноса мелких и легких фракций осуществляется обогаще ние шлама железом. Шлам становится грубодисперсным, в связи с чем об легчается последующее его обезвоживание.

Фугат от гидроциклонов должен уплотняться в гравитационных сгу стителях с применением коагуляции и обезвоживаться на барабанных ва куум-фильтрах.

2.7. Сушка осадков на иловых площадках и механическое обезвоживание.

Сброженные в метантенках осадки подсушиваются обычно на иловых площадках или в иловых прудах. Этот метод находит довольно широкое распространение, но со временем он будет вытесняться такими более со вершенными методами обезвоживания, как вакуум-фильтрование, центри фугирование, фильтр-прессование.

Для подсушивания осадка в естественных условиях на иловых пло щадках или в иловых прудах требуются большие территории. Если при меняется механическое обезвоживание осадков, то иловые площадки уст раиваются в качестве аварийных сооружений. Потребная площадь иловых площадок определяется из условия подачи на них 20…25 % годового ко личества осадка. В настоящее время применяются иловые площадки на ес тественном основании без дренажа и с дренажем, на искусственном дрени рующем и асфальтобетонном основаниях, каскадные иловые площадки с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды, площадки уплотнители, площадки с механическим удалением осадка.

При подсушивании осадка на иловых площадках протекают следую щие процессы: уплотнение осадка и удаление жидкой фазы с поверхности, фильтрование жидкой фазы через слой осадка и ее удаление с помощью дренажа, испарение жидкости со свободной поверхности осадка.

Нагрузка на иловые площадки зависит от их конструкции, климатиче ских условий, гранулометрического состава твердой фазы осадка, его вла госодержания и др. Осадок на иловых площадках подсыхает медленно.

Для интенсификации работы иловых площадок и повышения нагрузки на них можно проводить предварительную промывку труднофильтрую щихся осадков очищенной сточной жидкостью, коагуляцию осадков хими ческими реагентами, а также замораживание и последующее оттаивание осадков.

Предварительная промывка осадка позволяет увеличить нагрузку на иловые площадки на 70 %, а использование химических реагентов или присадочных материалов при подсушивании осадков способствует увели чению нагрузки на иловые площадки в 2…3 раза.

После механического обезвоживания осадков улучшаются условия их транспортирования или утилизации. Этот метод может служить также эта пом подготовки осадков к последующей сушке или сжиганию. При меха ническом обезвоживании применяются фильтры различных конструкций или центрифуги.

Фильтрование чаще всего используется как метод механического обезвоживания осадков, а для их сгущения применяется редко.

Фильтруемость суспензий характеризуется удельным сопротивлением осадка. В данном случае под осадком имеется в виду слой кека, отлагаю щегося на фильтровальной перегородке при фильтровании суспензий.

Удельным сопротивлением осадка называется сопротивление едини цы массы твердой фазы, отлагающейся на единице площади фильтра при фильтровании под постоянным давлением суспензии, вязкость жидкой фа зы которой равна единице.

Удельное сопротивление осадка, характеризующее сопротивление фильтрации и фильтруемость (водоотдачу) осадков, определяют по формуле 2 P F 2b i=, c где Р - давление (вакуум), при котором происходит фильтрование;

F площадь фильтрующей поверхности;

- вязкость фильтрата;

с' - масса твердой фазы кека, отлагающегося на фильтровальной перегородке при получении единицы объема фильтрата;

b = t/V2 — параметр, получаемый опытным путем (t.- время фильтрации);

V - объем выделяемого фильтрата.

Конструкция барабанного фильтра-сгустителя показана на рис. 2.9.

В резервуаре находится вращающийся барабан, обтянутый фильтроваль ной тканью с распределительным устройством. Подаваемый по трубе воз вратный фильтрат создает толчок, под действием которого осадок отделя ется от фильтровальной ткани и отводится по трубе.

Рис. 2.9. Барабанный фильтр-сгуститель:

1 — подача суспензии;

2 — распределительное устройство;

3 — ре зервуар для суспензии;

4 — вращающийся барабан: 5 — суженная часть резервуара;

6 — мешалка;

7 — отвод сгущенной суспензии;

8 — подача возвратного фильтрата;

9 — отвод фильтрата.

Процесс фильтрования обычно осуществляется на вакуум-фильтрах, листовых фильтрах, фильтр-прессах и виброфильтрах. На вакуум фильтрах удаляется около 80 %, на листовых фильтрах — 90%, на фильтр прессах — 98 %, на гравитационных и виброфильтрах — 60…70 % общего количества связанной воды, содержащейся в осадках. Выбор типа фильтра определяется технико-экономическими расчетами и зависит главным обра зом от условий последующего использования или дальнейшей обработки осадков.

Вакуум-фильтры для обезвоживания осадков нашли наибольшее рас пространение по сравнению с другими аппаратами. На них можно обраба тывать практически любые виды осадков. Различают барабанные со схо дящим полотном, дисковые и ленточные вакуум-фильтры.

Среди вакуумных фильтрующих аппаратов наиболее распространены барабанные вакуум-фильтры (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Барабанный вакуум-фильтр:

1 — цилиндрический барабан;

2 — распределительная головка;

3 — камеры распределительной головки;

4 — отводящий коллектор;

5— сек ция;

6 — нож для съема осадка;

7 — корыто с осадком;

8 — зона фильтро вания;

9 — зона просушки;

10 — зона съема осадка;

11— зона регенерации ткани.

Барабанный вакуум-фильтр — вращающийся горизонтально располо женный барабан, частично погруженный в корыто с осадком. Барабан име ет две боковые стенки: внутреннюю сплошную и наружную перфориро ванную, обтянутую фильтровальной тканью. Пространство между стенка ми разделено на 16…32 секции, не сообщающиеся между собой. Каждая секция имеет отводящий коллектор, входящий в торце в цапфу, к которой прижата неподвижная распределительная головка. В зоне фильтрования осадок фильтруется под действием вакуума. Затем осадок просушивается атмосферным воздухом. Фильтрат и воздух отводятся в общую вакуумную линию. В зоне съема осадка в секции подается сжатый воздух, способст вующий отделению обезвоженного осадка от фильтровальной ткани. Оса док снимается с барабана ножом. В зоне регенерации ткань продувается сжатым воздухом или паром. Для улучшения фильтрующей способности ткани через 8…24 ч работы фильтр регенерируют — промывают водой, ингибированной кислотой или растворами ПАВ.

Они выпускаются в вариантах без сходящего фильтрующего полотна и со сходящим полотном.

В последнее время находят применение барабанные вакуум-фильтры со сходящим полотном. В этих фильтрах регенерация фильтровальной ткани производится непрерывно. Применение их особенно эффективно в тех случаях, когда обезвоживанию подвергаются осадки производствен ных сточных вод, по своей структуре способные быстро заиливать фильт ровальную ткань, а также сырые осадки.

Вакуум-фильтр со сходящим полотном (рис. 2.11) состоит из гори зонтально расположенного цилиндрического полого барабана 9, частично (на 35…40 %) погруженного в корыто 8 с фильтруемой суспензией. Разде ленный внутри на изолированные секции барабан вращается на валу, один конец которого соединен с электроприводом, а другой имеет распредели тельную головку 10. Назначение последней заключается в поочередном сообщении отдельных секций барабана с вакуумной и напорной линиями.

При вращении барабана часть его поверхности погружена в находящуюся в корыте 8 суспензию. Фильтрат под действием вакуума проходит через фильтровальную ткань секции барабана и отводится наружу, кек, задер жанный на фильтровальной ленте, подсушивается при помощи вакуума и отдувается сжатым воздухом.

Рис. 2.11. Схема вакуум-фильтра с непрерывной регенерацией фильтровальной ткани:

1 - фильтроткань;

2 -возвратный ролик;

3 - натяжной ролик;

4 - разгрузоч ный ролик;

5 - нож для съема кека;

6 - желоб промывной воды;

7 - отвод промывной воды;

8 - корыто фильтра;

9 - барабан фильтра;

10 - распреде лительная головка;

11 - трубы с насадками для промывки ткани.

Фильтровальная ткань 1 при вращении барабана сходит на систему роликов 4, 3 и 2. При прохождении ее через разгрузочный ролик 4 кек от деляется от ткани и снимается ножом 5. При этом происходит одновре менная отдувка кека и очистка ткани сжатым воздухом, подающимся в по лый ролик 4. При движении ткани от ролика 4 к натяжному и возвратному роликам 3 и 2 происходит промывка ее с обеих сторон водой, подающейся под давлением из насадок 11. Ролики 3 и 2 самоустанавливающиеся, бла годаря чему ткань на барабане всегда натянута должным образом. При не достаточной регенерации фильтровальной ткани в разбрызгивающую сис тему вместо воды может подаваться ингибированная соляная кислота.

Барабанный вакуум-фильтр со сходящим полотном имеет регенераци онный узел (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Схема регенерационного узла вакуум-фильтра со сходящим полотном:

1 — барабан фильтра;

2 — фильтровальная ткань;

3 — возвратный ролик;

4 — отдувочно-разгрузочный ролик;

5 — воздухопровод;

6 — нож;

7 — щетки;

8 — желоб промывной воды;

9, 12 — насадки;

10 — натяжной ролик;

11 — труба со щелью для промывки ткани.

Кек, образовавшийся на фильтровальной ткани, при прохождении по следней через отдувочно-разгрузочный ролик 4 снимается ножом. Перед подходом к ножу происходит отдувка ткани воздухом, поступающим из ролика 4. Затем ткань промывается с двух сторон водой, подаваемой из на садок, очищается вращающейся щеткой и дополнительно промывается во дой, подаваемой через щель. Промывочная вода отводится в канализацию.

Через ролик 3 регенерированная ткань возвращается на поверхность бара бана и фильтроцикл повторяется. При недостаточной регенерации ткани водой в разбрызгиватели может, подаваться ингибированная соляная ки слота.

Барабанные вакуум-фильтры со сходящим полотном наиболее совер шенные аппараты этой категории. Преимуществами этих фильтров явля ются не только хорошая регенерация ткани, но и возможность отделять достаточно тонкие слои осадка (1…3 мм), что позволяет увеличить частоту вращения барабана и за счет этого повысить производительность установ ки в 1,2…2 раза по сравнению с обычными барабанными фильтрами.

При обезвоживании мелкодисперсных шламов удельная производи тельность барабанного вакуум-фильтра 60…200 кг/(м2·ч) при влажности кека 25…35 %;

величина вакуума 46,7…60 кПа;

частота вращения бараба на 3,5…5 мин-1.

Пример 2.6. Подобрать вакуум-фильтры для обезвоживания сбро женной смеси первичного осадка и избыточного ила. Количество смеси после промывки и уплотнения q1 = 323 м3/сут и влажность w1 = 95,5 %.

Требуемая поверхность фильтрования q1 (100 w1 )1000 323(100 95,5)1000 = 33,6 м, F= =...

100 24 q ф 100 24 где qф = 20 кг/(м2.ч) — удельная производительность фильтра (табл. 2.8).

Таблица 2. Показатели работы барабанных вакуум-фильтров Осадок сточных Исходная влаж- Удельная произ- Влажность обез вод ность осадка, % водительность по воженного осад сухому веществу ка, % 2.

осадка, кг/(м ч) Сброженный 90…97 25…35 75… осадок из пер вичных отстой ников Сброженная в 97…98 20…25 78… мезофильных ус ловиях смесь осадка из пер вичных отстой ников и активно го ила То же в термо- 97…99 17…22 78… фильных услови ях Сырой осадок из 93…95 30…40 72… первичных от стойников Смесь сырого 94…97 20…30 75… осадка из пер вичных отстой ников и уплот ненного актив ного ила Уплотненный 94,5…97 8…12 85… активный ил Принимаем к установке вакуум-фильтры БОУ20-2,6, согласно данным табл. 2.9, в количестве трех штук (двух рабочих и одного резервного).

Таблица 2. Техническая характеристика вакуум-фильтров БОУ Показатели Типоразмеры фильтра БОУ5-1,б75 БОУ10-2,6 БОУ20-2,6 БОУ40-3, Поверхность фильтрова- 5 10 20 ния, м Размеры ба рабана, мм:

- диаметр 1762 2612 2612 - длина 960 1350 2702 Угол погру жения бара- 132 149 149 105… бана в сус пензию, град Углы зон, град - фильтрова- 124,5 132 132 97,5… ния - I просушки 67 59,5 59,5 81,5… - промывки и 103 103 103 II просушки - отдувки 20 20 20 - регенера- 20 20 20 22…37, ции Скорость 0,13…2 0,13…2 0, вращения 0,13… барабана, об/мин Средняя ско рость пере- 0,3 0,3 0,3 0, мещения ло пастей ме шалки, м/с Объем жид- 1300 2700 4200 кости в ко рыте, л Эл. двигате ли привода барабана и мешалки:

- тип АО2-22-6 АО2-32-6 АО2-41-6 АО2-41-4/ - число обо- 930 930 960 ротов вала в мин.

- мощность, 1,1 2,2 3,0 3, кВт Габаритные 29802410 34203820 47503230 размеры, мм 2650 3415 3830 Вес, кг: 4990 7858 12432 Количество обезвоженного осадка q1 (100 w1 ) 323(100 95,5) = 66,07 м /сут, q2 = = 100 w2 100 где w2 = 78 % — влажность обезвоженного осадка, принимаемая по табл.

2.8.

Расход фильтрата:

qф = q1 – q2 = 323 – 66,07 = 256,93 м3/сут.

Кроме барабанных, в технике обезвоживания осадков промышленных сточных вод применяются дисковые и ленточные вакуум-фильтры.

Дисковые вакуум-фильтры имеют площадь поверхности фильтрова ния 9—100 м2 и применяются чаще всего для обработки осадков сточных вод предприятий черной металлургии и угольной промышленности.

Фильтровальные элементы дисковых фильтров выполнены в виде набора вертикальных дисков, обтянутых с обеих сторон фильтровальной тканью.

Диски крепятся на горизонтально вращающемся валу, внутри которого расположены отводящие коллекторы. Секторные ячейки дисков присоеди нены к отводящим коллекторам. Число дисков в фильтре достигает 12, а общая поверхность фильтрования в зависимости от типоразмера измеряет ся от 9 до 102 м2. Наибольшее распространение дисковые фильтры полу чили при обработке осадков сточных вод предприятий черной металлургии и угольной промышленности. Преимущество дисковых вакуум-фильтров перед барабанными состоит в том, что занимают меньшую площадь.

Ленточные вакуум-фильтры применяют преимущественно для обез воживания быстро расслаивающихся осадков с неоднородной крупностью частиц, таких как окалины, осадки газоочисток доменного и конвертерного газов и т.п.

Ленточный вакуум-фильтр (рис. 2.13) состоит из бесконечной рези нотканевой ленты 6, натянутой на двух барабанах 3, и фильтровального стола 5. Посреди стола по всей его длине имеется щелевое отверстие, со общающееся с расположенной ниже вакуумной камерой. Рабочая поверх ность ленты имеет поперечные и продольные сквозные прорези 9. На лен ту 6 укладывают фильтровальную ткань 1 и закрепляют в пазах резиновым шнуром 11. Верхняя рабочая ветвь ленты протягивается по фильтроваль ному столу так, что ее продольные прорези совпадают с щелевым отвер стием стола 9. Фильтрат, образующийся в процессе обезвоживания, отво дится с внутренней стороны ткани по поперечным пазам ленты и через продольное отверстие поступает в вакуумную камеру и сборный коллек тор. Края верхней рабочей ветви ленты загибаются кверху направляющи ми 10, так что лента принимает форму желоба или корыта. Ленточные фильтры имеют площадь поверхности фильтрования 1,6…10 м2.

Преимуществом ленточного вакуум-фильтра является то, что направ ление движения потока при фильтровании совпадает с направлением дей ствия силы тяжести. При фильтровании быстро осаждающихся суспензий сначала осаждаются грубые частицы, образуя крупнокристаллический слой, через который идет дальнейшее фильтрование. Это создает опти мальные условия для процесса и повышает его скорость. К недостаткам ленточных вакуум-фильтров следует отнести их сравнительно большие га бариты.

Рис. 2.13. Ленточный вакуум-фильтр:

1- фильтровальная ткань;

2 - направляющие для фильтровальной ткани;

3 барабаны;

4 - лоток для подачи осадка;

5 - фильтровальный стол;

6 прорезиненная лента;

7 - сборный коллектор фильтрата;

8 - поперечный желоб для отвода фильтрата;

9 - продольная прорезь;

10 - направляю щие для ленты;

11 - резиновый шнур.

Листовые фильтры типа ЛВАв (листовой вертикальный автоматизи рованный с вибровыгрузкой осадка) могут служить для обезвоживания различных осадков.

Фильтр (рис. 2.14) представляет собой герметичный корпус с пово ротной заслонкой. Внутри корпуса размещены фильтровальные элементы (листы) — плоские стальные коробки, обтянутые фильтровальной тканью с перфорированными боковыми поверхностями. Каждый лист имеет труб ку для отвода фильтрата в коллектор.

Рис. 2.14. Листовой фильтр:

1 — фильтровальные элементы;

2 — сборный коллектор;

3 — виброудар ное устройство;

4, 6 — штуцера для подачи воздуха на просушку;

5 — штуцер для выпуска воздуха;

7 — паровая рубашка;

8 — штуцер для по дачи и слива осадка;

9 — разгрузочное отверстие с поворотной заслонкой.

Подача осадка на фильтр центробежным насосом прекращается после образования на фильтрующей поверхности определенного слоя, что кон тролируется по времени подачи осадка на фильтрацию или по количеству отведенного фильтрата. Затем в фильтр подается сжатый воздух или пар.

Одновременно из фильтра удаляется избыток неотфильтрованного осадка.

Путем отдувки воздухом или паром обезвоженный осадок снимается с фильтровальной ткани. Фильтры ЛВАв компактны, имеют высокую про изводительность, позволяют автоматизировать весь процесс фильтрования.

Продолжительность фильтроцикла и отдельных его операций для ка ждого вида осадка должна быть экспериментально установлена заранее или в процессе наладки фильтров.

Другим распространенным оборудованием для обезвоживания осад ков является фильтр-пресс. Фильтр-прессы находят довольно широкое распространение для обезвоживания осадков производственных сточных вод. Их применяют для обработки сжимаемых аморфных осадков. По сравнению с вакуум-фильтрами при прочих равных условиях после обра ботки на фильтр-прессах получаются осадки с меньшей влажностью.

Фильтр-прессы применяют в тех случаях, когда осадок направляют на сушку или сжигание или когда для дальнейшей утилизации необходимо получить осадки с минимальной влажностью.

Для этих целей наиболее широко применяют рамные и камерные фильтр-прессы, аппараты типа ФПАКМ и ленточные барабанные и винто вые (шнековые) фильтр-прессы.

Рамные и камерные фильтр-прессы являются наиболее старыми и широко известными аппаратами периодического действия, которые, бла годаря введению систем автоматизации, усовершенствованию конструк ции, применению новых фильтровальных тканей и конструкционных ма териалов, увеличению площади поверхности и фильтрации (в некоторых вариантах до 1000 м2), получили в настоящее время широкое распростра нение для обезвоживания осадков городских и промышленных сточных вод.

Обычный фильтр-пресс с вертикальными рамами состоит из чере дующихся плит и рам одинаковых размеров, опирающихся боковыми руч ками на две параллельные направляющие. Между соприкасающимися по верхностями плит и рам имеются тканевые фильтровальные перегородки.

Рамы и плиты могут выполняться из пластмассы, полипропилена, по ливинилиденфторида или металла: серого чугуна, стали, легированной стали или алюминиевого сплава. Уплотнение рам и плит осуществляется кромками фильтровальных перегородок. Рамы и плиты в процессе фильт рации сдвигаются в одно целое при помощи запорной плиты к неподвиж ной плите. Фильтруемая суспензия и фильтрат подводятся в направлениях, указанных стрелками. По окончании фильтрации рамы автоматически раз двигаются, кек падает вниз и отводится от фильтра транспортером.

Рамные фильтр-прессы имеют низкую производительность. Кроме то го, выгрузка осадка из фильтра обычно производится вручную.

Pages:     || 2 | 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.