CC BY
66
кафедра «Водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии»
ННГАСУ Россия, г. Нижний Новгород СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКА
СТОЧНЫХ ВОД
Аннотация:
В статье показана актуальность обработки осадков сточных вод (ОСВ) в связи с ростом объемов стоков и необходимостью защиты окружающей среды. Охарактеризован состав ОСВ и методы очистки первичных и вторичных стоков. Показаны недостатки традиционного естественного обезвоживания ОСВ на иловых площадках и механического вакуум-фильтрования. Обобщены особенности и преимущества современных методов фильтр-прессования, центрифугирования и соответствующего оборудования. Определены преимущества фильтр-прессов и декантеров в обезвоживании больших объемов ОСВ.
Ключевые слова: осадок, сточные воды, обезвоживание, иловая площадка, вакуум-фильтр, фильтр-пресс, центрифуга.
Shashkin R. Yu. 2nd year graduate student Department of "Water supply, water disposal engineering ecology and chemistry »
NNGASU Russia, Nizhny Novgorod MODERN SEWAGE SLUDGE TREATMENT METHODS
Abstract: The article shows the relevance of sewage sludge (SS) treatment in connection with the growth of waste water volumes and the need to protect the environment. The composition of SS and methods for purification of primary and secondary SS are characterized. The shortcomings of the SS traditional natural dehydration on sludge plots and mechanical vacuum filtration are shown. The features and advantages of modern methods of filter pressing and centrifugation and related equipment are generalized. The advantages of filter presses and decanters in dehydration of large volumes of SS are determined.
Keywords: sediment, sewage, dehydration, sludge plot, vacuum filter, filter press, centrifuge
Необходимость предотвращения загрязнения окружающей среды требует применения как современных методов очистки бытовых и промышленных сточных вод, так и перспективных подходов к обработке осадков данных вод. Осадки сточных вод (ОСВ) представляют собой сложные многокомпонентные системы, включающие органические и минеральные составляющие, с содержанием значительного числа патогенных микроорганизмов и ионов тяжелых металлов.
В связи с ростом общего объема влажных осадков и их образованием в очистных сооружениях до 1 % от объема сточных вод [1], актуальными являются исследования, направленные на выбор методов переработки осадков. Целью данной статьи является выявление недостатков традиционных методов обезвоживания ОСВ и представление современных способов обезвоживания осадков.
В общем виде ОСВ можно отнести к труднообезвоживаемым полидисперсным суспензиям, с содержанием твердой фазы до 0,5-10% и влаги, как в свободном, так и физически и/или химически связанном с твердой фазой состоянии. Соответственно, методы обработки ОСВ зависят от состава и объема очищаемых сточных вод.
Так, традиционными устройствами для очистки первичных осадков (грубых, тяжелых, плавающих, сырых) являются сита, решетки, отстойники, песколовки, жироловки, осветлители и пр. Вторичные осадки (активный ил, сброженные, стабилизированные, уплотненные, обезвоженные, сухие) отделяют с применением биофильтров, метантенков, септиков, аэробных стабилизаторов, уплотнителей и сепараторов, иловых площадок, центрифуг, фильтр-прессов, сушилок и др. оборудования [2].
Все ОСВ необходимо обезвоживать, так, чтобы их влажность не превышала 82%, для их последующей оптимальной транспортировки и утилизации. Непосредственно обезвоживание может производиться как в естественных условиях (иловые площадки), так и различными механическими методами (фильтр-пресс, центрифуга, вакуумный фильтр, фильтрующие мешки и геотубы) [3].
Несмотря на простоту и низкую стоимость естественного обезвоживания ОСВ, в современных условиях роста их объемов, предпочтительным является использование механических методов, в связи с невозможностью отведения значительных земельных площадей для организации иловых площадок в условиях работы очистных станций высокой пропускной способности. Использование механических методов обезвоживания обязательно при проектировании новых очистных комплексов с высокой нагрузкой.
Одним из первых механических методов применено вакуум-фильтрование с предварительным воздействием на ОСВ неорганическими реагентами. Метод дает возможность обработки ОСВ без распространения запахов и выделения песка, однако отличается низкой производительностью, большим расходом реагентов, необходимостью дополнительного оборудования - воздуходувок, вакуум-насосов, ресиверов и пр., сложностью и высокой стоимостью эксплуатации и формированием антисанитарных условий [4].
При обезвоживании ОСВ с повышенным содержанием минеральных примесей, отправляемых на дальнейшую сушку или сжигание и для получения осадка меньшей влажности, более перспективным является применение фильтр-прессов. Прессы могут иметь периодический характер
работы - камерные (диафрагменные, бездиафрагменные, мембранно-камерные) и непрерывный характер - ленточные фильтр-прессы.
Основными элементами фильтр-прессов являются плиты с фильтрующей перегородкой, механизмы зажима и раскрытия плит, устройства для подвода шлака, выгрузки обезвоженного ОСВ и отвода фильтрата. Промышленно выпускаемые в России фильтр-прессы, например фильтр-прессы автоматизированные камерные модернизированные (ФПАКМ) конструктивно различаются и имеют площадь фильтрования в диапазоне от 2,5 м2 до 50 м2.
Бездиафрагменные прессы в 1,5 раза более производительны в сравнении с диафрагменными, при тех же показателях обезвоженного ОСВ, но сложнее в эксплуатации и требуют предварительного измельчения осадка. Мембранно-камерные устройства более применимы на станциях аэрации среднего и крупного масштаба, имеют общую продолжительность цикла фильтрации 90 мин и требуют предварительного полимерного кондиционирования осадка.
Более современными являются ленточные прессы для непрерывного процесса механического обезвоживания ОСВ под действием гравитации, вакуума и давления, которые могут иметь горизонтальное, вертикальное, угловое, петлеобразное и комбинированное исполнение. Общий принцип действия заключается в защемлении осадка ОСВ между поверхностями фильтрующих лент и последующем его отжиме с помощью гладких валов. Устройство имеет зоны гравитационной фильтрации, предварительного и окончательного отжимов и может использоваться в комплекте со сгустителями, работающими в непрерывном режиме и улучшающими отдачу воды из ОСВ до поступления в ленточный фильтр-пресс [1].
В качестве достоинств такой технологии можно отметить непрерывность процесса, эффективность удаления влаги, возможность визуального контроля, низкое энергопотребление, отсутствие запахов и лучшие санитарно-гигиенические условия по сравнению с вакуум-фильтрами.
Одним из наиболее современных методов механического обезвоживания ОСВ на станциях с производительностью около 0,1 млн. м2/сут является центрифугирование с применением центрифуг различных конструктивных решений. Например, декантеры Флоттвега в виде шнековой центрифуги за счет конструктивных особенностей обеспечивают одновременный эффект прессования в коническом отделении корпуса. Декантер имеет сверхнизкое дифференциальное число оборотов шнека, что обуславливает повышение эффективности отделения ОСВ с ростом времени нахождения его в барабане устройства.
Технологический процесс обезвоживания предполагает подачу ОСВ через впускную трубу во входную камеру шнека; придание щадящего ускорения шламу; перемещение ОСВ в конусно-циллиндрический барабан через отверстия распределителя; придание шламу заданной окружной
скорости. В результате твердая фаза ОСВ осаждается на внутренней стенке барабана под действием центробежной силы.
Дополнительно, повышение водоотдачи и эффекта очистки достигается введением в декантер флокулянта, смешивающегося с ОСВ. В зависимости от особенностей ОСВ, декантер может быть двухфазным, разделяющим воду и твердую фазу, либо трехфазным, например, для разделения воды, нефти и механических примесей. Эффективность разделения обеспечивается скоростью вращения центрифуг до 5000 об/мин, а также автоматической выгрузкой ОСВ из ротора и непрерывностью технологического процесса, с полным исключением ручного труда [5].
Подобные центрифуги компании Pieralisi обладают запатентованной системой «Ротор-вариатор», позволяющей обеспечить стабильно высокую степень обезвоживания ОСВ при варьирующихся характеристиках расхода и содержания твердых частиц во входном потоке шлама. Также для работы устройства отсутствует потребность в дополнительной электроэнергии, т.к. все система действует от энергии основного мотора [6].
Таким образом, современные механические методы обезвоживания ОСВ, с применением фильтр-прессов и декантеров являются более экономически эффективными, экологичными и менее энергозатратными методами по сравнению с естественной сушкой ОСВ в условиях иловых площадок и применением вакуум-фильтров.
Использованные источники:
1. Хисамеева Л.Р., Селюгин А.С., Абитов Р.Н. и др. Обработка осадков городских сточных вод: учебное пособие. Казань, 2016. - 105 с.
2. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов. Москва, 2008. - 704 с.
3. СП 32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и сооружения. - Введ. 01.01.2013. - М.: Минрегион России, 2012. - 97 с.
4. Обезвоживание осадков сточных вод [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.biostock.ru/dopoborudovanie/obezvozhivanie-osadka/145-2012-11-16-15-03-57.pdf (дата обращения 19.05.2018).
5. Музыченко О.В. Современные моды обработки осадков сточных вод // Техносферная безопасность. - 2012. - С 295-296.
6. Гарипова С.А. Современные возможности обезвоживания осадков сточных вод // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2012. - №4. - С. 60-62.
УДК 141.201
Швецов А.В. студент 2 курса
