• 5

10.7. ОБРАБОТКА ОСАДКОВ

В процессе биохимической очистки в первичных и вторичных отстойниках образуются большие массы осадков, которые не­обходимо утилизировать или обрабатывать с целью уменьшения загрязнения биосферы. Эти операции весьма затруднены, по­скольку осадки имеют разный состав и большую влажность. Их подразделяют на три группы: 1) осадки в основном мине­рального состава; 2) осадки в основном органического состава; 3) смешанные осадки, содержащие как минеральные, так и ор­ганические вещества.

Осадки характеризуются содержанием сухого вещества (в г/л или в %); содержанием беззольного вещества (в % от массы сухого вещества); элементным составом; кажущейся вяз­костью и текучестью; гранулометрическим составом.

Как правило, осадки сточных вод представляют собой труд- нофильтруемые суспензии, Во вторичных отстойниках в осадке находится в основном избыточный активный ил, объем кото­рого в 1,5—2 раза больше, чем объем осадка из первичного отстойника. Удельное сопротивление осадков сточных вод из­меняется в широких пределах. Для сырого активного ила г— = 72-Ю10—7860-1010 см/г. Этот показатель является одним из определяющих для выбора метода обработки осадков.

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

Коагулянты положительно заряженными ионами нейтрали­зуют отрицательный заряд частиц осадка. После этого отдель­ные твердые частицы освобождаются от гидратной оболочки и соединяются вместе в хлопья. Освобожденная вода легче фильт­руется. Разрушить гидратную оболочку можно кратковремен-

Осадок

Уплотнение

 

Стабилизация

| Кондиционирование

У

Обезвоживание

 

Термическая обработка

Ликвидация

 

Утилизация

Рис. И-81. Схема процессов обра­ботки осадка

ной термической обработ­кой. Полное удаление влаги достигается в процессе вы­сокотемпературной сушки. Для обработки и обезврежи­вания осадков используют­ся различные технологиче­ские процессы, которые представлены на рис. 11-81.

Уплотнение активного ила. Уплотнение осадков связано с. удалением свободной влаги и является необходимой стадией всех технологических схем обработки осадков. При уплотнении в среднем удаляется 60% влаги и масса осадка сокращается в 2,5 раза. Наиболее трудно уплотняется активный ил. Влаж­ность активного ила составляет 99,2—99,5%. Взвешенные ча­стицы ила имеют небольшой размер и плотную гидратную обо­лочку, которая препятствует уплотнению частиц. Уплотнение активного ила сопровождается ростом удельного сопротивления при фильтровании.

Для уплотнения используют гравитационный, флотационный, центробежный и вибрационный методы.

Гравитационный метод уплотнения является наиболее рас­пространенным и применяется для уплотнения избыточного ак­тивного ила и сброженных осадков. Он основан и а оседании частиц дисперсной фазы. В качестве илоуплотнителей исполь­зуют вертикальные или радиальные отстойники. Наибольшее распространение имеют илоуплотнители радиального типа, так как в них получается активный ил более высокой концентрации при меньшей Длительности уплотнения.

Гравитационное уплотнение не эффективно: наблюдается высокая концентрация взвешенных веществ в отделяемой воде и большая влажность уплотненных осадков, что удорожает последующую их обработку. Для интенсификации процесса используют: коагулирование осадков, например обрабатывают •осадок хлорным железом; перемешивание с помощью стержне­вых мешалок; совместное уплотнение различных видов осадков, например совместное уплотнение сырого осадка из первичного отстойника и активного ила; термогравитационный метод, ко­торый основан на нагревании иловой жидкости. При этом гидратная оболочка вокруг частиц активного ила разрушается, часть связанной воды переходит в свободную и процесс уплот­нения улучшается. Оптимальная температура нагрева 80—90 °С.

Флотационный метод уплотнения осадков основан на при­липании частиц активного ила к пузырькам воздуха и всплыва-

:,358

Сточная вода

Иловая вода

 

На сбраживание или кондиционирование

Рис. II-82. Схема установки уплотнения флотацией ак­тивного ила от обработки городских сточных вод:

1 — первичный отстойник; ?. — аэротеик; 3 — вторичный отстой­ник; 4 — уплотнитель осадка из первичного отстойника; 5 — фло­татор; 6 — емкость для уплот­ненного ила

нии вместе с ними на поверхность. Для обра­зования пузырьков воз­духа может быть ис­пользован метод на­порной флотации, вакуум-флотации, электрофлотации и биоло­гической флотации (за счет развития и жизнедеятельности мик­роорганизмов при подогреве осадка до 35—55 °С). Достоинства метода состоят в сокращении продолжительности процесса и более высокой степени уплотнения.

Наибольшее распространение на практике получила напор­ная флотация. При этом в осадок активного ила подается опре­деленное количество воды, предварительно насыщенной возду­хом под давлением до 0,4 МПа. При снижении давления выде­ляется растворенный воздух в виде мелких пузырьков. Схема уплотнения ила флотацией показана на рис. 11-82, а схема фло­тационного уплотнителя — на рис. II-83.

Рабочую жидкость подают по трубопроводам в нижнюю часть распреде­лительного устройства. Сфлотироваиный ил собирают скребком, выполнен­ным в виде спирали Архимеда, в периферийный лоток. Расход воздуха на уплотнение составляет 50—60 л/м3. Влажность уплотненного ила достигает 94,5—95%. Продолжительность уплотнения составляет 3—4 ч.

Сгущение активного ила проводят в гидроциклонах, центрифугах и се­параторах. Процессы протекают в поле центробежных сил при высоких ско­ростях разделения.

Стабилизация осадков. Этот процесс проводят для разру­шения биологически разлагаемой части органического вещест­ва на диоксид углерода, метан и воду. Стабилизацию ведут при помощи микроорганизмов в анаэробных и аэробных ус­ловиях. В анаэробных усло-

Рис. II-83. Флотационный уплотни­тель:

1 •— ввод модовоздушной снеси; 2 — ввод исходного ила; 3 — дырчатая труба; 4 —■ распределительное устройство; 5 — трубо­провод для удаления осветленной жидко­сти; S — трубопровод для опорожнения уплотнителя; 7 — скребок; S — лоток

 

виях проводится сбраживание в септиках, двухъярусных отстой­никах, осветлителях-перегнивателях и метантенках. Септики и •отстойники используют на установках небольшой производи­тельности. Наиболее широкое распространение получили метан- тенки, рассмотренные ранее.

Высокая влажность и большое содержание белка в актив­ном иле приводят к низкому выходу газа при анаэробном сбра­живании. Исходя из этого, выгоднее в метантенках сбраживать -один сырой осадок из первичных отстойников, а активный ил ^подвергать аэробной стабилизации. Аэробная стабилизация •заключается в продолжительной обработке ила в аэрационных ■сооружениях с пневматической, механической или пневмомеха­нической аэрацией. В результате такой обработки происходит распад (окисление) основной части биоразлагаемых органиче­ских веществ (до С02, Н20 и NH3). Оставшиеся органические ^вещества становятся неспособными к загниванию, т. е. стаби­лизируются. Расход кислорода на процесс стабилизации приб­лизительно равен 0,7 кг/кг органического вещества.

Аэробную стабилизацию можно проводить и для смеси осадков из первичного отстойника и избыточного активного ила. -Эффективность процесса аэробной стабилизации зависит от его продолжительности, интенсивности аэрации, температуры, со­става и свойств окисляемого осадка.

Разрушение клеточного вещества происходит по реакции

C5H7NO2+5O2 —>- 5С02+2Н20+ННз,   (11.240)

.затем NH3 окисляется до N0~3.

Недостаток процесса по сравнению со сбраживанием — вы­сокие затраты на аэрирование. Применять аэробную стабили­зацию рекомендуется на сооружениях производительностью не «более 80—100 тыс. м3/сут.

Стабилизацию можно проводить по двум схемам (рис. II-84). В схеме а в стабилизатор подают уплотненный избыточный ак­тивный ил, а стабилизированный осадок поступает на поел еду ю-

Сточная , 1 вода    

Очшценная вода.

jk 3

Активный ип

Сточная г вода        ^

И

Очищенная вода

2-Х ч Jvi

Стабилизиро­ванный ил

сГ

Стабилизиро­ванный ил

Активный ил

"Рис. II-84. Схемы установок (а, б) аэробной стабилизации активного ила: 1 —аэротенки; 2 —вторичные отстойники; 3 — илоуплотннтель; 4 — стабилизаторы

щуго обработку. В схеме б в стабилизатор подают избыточный ил из вторичных отстойников. Из стабилизатора осадок посту­пает в уплотнитель. Часть осадка возвращают в стабилизатор.

Продолжительность стабилизации неуплотненного избыточ­ного активного ила 7—10 сут; удельный расход воздуха 1 м3/(м3-ч). Для смеси сырого осадка ила продолжительность стабилизации 10—12 сут, а удельный расход воздуха 1,2— 1,5 м3/(м3-ч).

Кондиционирование осадков. Этот процесс предварительной подготовки осадков перед обезвоживанием или утилизацией проводят для снижения удельного сопротивления и улучшения водоотдающих свойств осадков вследствие изменения их струк­туры и форм связи воды. От условий кондиционирования зави­сит производительность аппаратов обезвоживания, чистота отделяемой воды и влажность обезвоженных осадков. Конди­ционирование проводят реагентными и безреагентными спосо­бами.

При реагентиой обработке осадка происходит коагуляция — процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц. Об­разование при этом крупных хлопьев с разрывом сольвентных оболочек и изменением форм связи воды способствует измене­нию структуры осадка и улучшению его водоотдающих свойств.. В качестве коагулянтов используют соли железа, алюминия [FeS04, Fe2S04)3, FeCl3, A12(S04)3] и известь. Эти соли вводят в осадок в виде 10%-х растворов. Могут быть также использо­ваны отходы, содержащие FeCl3, A12(S04)3 и др. Наиболее эф­фективным является применение хлорного железа совместно с известью. Доза хлорного железа составляет 5—8%, извести 15—30% (от массы сухого вещества осадка). Недостатком ре­агентиой обработки является высокая стоимость, повышенная коррозия материалов, сложность транспортирования, хранения и дозирования реагентов.

Осадки, сброженные в термофильных условиях, имеют бо­лее высокое удельное сопротивление, при их обезвоживании требуются повышенные дозы коагулянтов, так как при сбра­живании растет щелочность осадка. Для снижения щелочности осадка и уменьшения расхода коагулянтов осадки предвари­тельно промывают водой в специальной аэрируемой камере.

Вместо коагулянтов можно использовать и флокулянты. Для осадков с высоким содержанием органических веществ (золь­ность 25—50%) целесообразно использовать только катионные флокулянты; для осадков с зольностью 55—65% следует ком­бинировать катионные и анионные флокулянты; для осадков с зольностью 65—70 % рекомендуют анионные флокулянты.

На практике широко используют полиакриламид. В осадок флокулянты вводят в виде растворов концентрацией 0,01—0,5% по активной части. Доза флокулянта при обезвоживании осад-

 

Рис. II-85. Схема установки тепловой обработки осадка:

/ — резервуар; 2, 7 — насосы; 3 — теплообменник; 4 — реактор; 5 —устройство дли сни­жения давления; 6 — уплотнитель; 8, 9 —аппараты механического обезвоживания

ков фильтрованием 0,2—1,5%, при центрифугировании 0,15— 0,4% (на сухое вещество). Расход флокулянтов значительно меньше, поэтому стоимость обработки Сокращается примерно на 7з (30%).

К безреагентным методам обработки относятся тепловая обработка, замораживание с последующим отстаиванием, жид- кофазное окисление, электрокоагуляция и радиационное облу­чение.

Тепловая обработка. Один из способов — нагревание осадка в автоклавах до 170—200 °С в течение 1 ч. За это время раз­рушается коллоидная структура осадка, часть его переходит в раствор, а остальная часть хорошо уплотняется и фильтрует­ся. Степень распада органического вещества зависит от вида осадка и температуры. На рис. II-85 показана схема тепловой обработки осадка.

Осадок из резервуара-накопителя под давлением подают в теплообмен­ник, где он нагревается осадком, прошедшим тепловую обработку в реакторе. После охлаждения в теплообменнике и снижения давления осадок поступает в илоуплотнитель, а затем на обезвоживание. Нагревание осадка производят «острым» паром. Удельный расход пара составляет 120—140 кг иа 1 м* осадка. Уплотняют осадок в радиальных уплотнителях в течение 2—4 ч. Влажность уплотненных осадков 93—94%. Обезвоживание производят иа вакуум-фильтрах и фильтр-прессах.

Достоинства метода: осуществление в реакторе кондиционирования, сте­рилизации; компактность установки. Недостаток — сложность эксплуатации установки.

Метод замораживания и оттаивания имеет ограниченное применение. Сущность его заключается в том, что при замора­живании часть связанной влаги переходит в свободную, проис­ходит коагуляция твердых частиц осадка и снижается удельное сопротивление осадка. При оттаивании осадки образуют зер­нистую структуру, их влагоотдача повышается. Замораживание проводят при температуре от —5 до —10 °С в течение 50— 120 мин.

П±71 r-

-МмТП Mi

 

 

 

5 Г.

л

Осадок          

D

 

 

 

Рис, 11-86. Схемы установок для замораживания и оттаивания осадка:

а — с аммиачной холодильной машиной трубчатого типа: / — резервуары для заморажи­вания; 2 — насос; 3 — вакуумный отделитель; 4 — компрессор; ,5 —• маслоотделитель; 6 — промежуточный теплообменник; 7 —резервуар для оттаивания;

й — барабанного типа: / — трубопровод; 2 — поддон; 3 — регулирующий нож; 4 — бара- бап-иепаритель; S — нож; 6 — решетка-конденсатор; 7 — регулирующий вентиль; 8, 10,. II — трубопроводы холодильного агента; 9 — ороситель; 12 — компрессор; 13 — емкость

Для замораживания используют аммиачные холодильные машины. На рис. II-86, а показана схема установки для замораживания и оттаивания осадка.

В резервуары с осадком гюдают жидкий аммиак, который, испаряясь в трубах, замораживает осадок. Пары аммиака поступают в компрессор, сжи­маются и проходят теплообменник, где пары конденсируются с выделением1 тепла. В резервуаре происходит оттаивание осадка. Далее жидкий аммиак Через вакуум-отделитель возвращают на охлаждение осадка.

Установка барабанного типа для замораживания и оттаивания осадка представлена на рис. II-86, б. Замораживание идет на поверхности вра­щающегося барабана, который погружен в поддон с осадком. Толщину слоя намораживаемого осадка регулируют ножом. Замороженный осадок снимают этим ножом и подают на решетку конденсатора, где он оттаивает и через отверстия попадает в емкость. Холодильный агент циркулирует по трубопроводам. В период пуска установки решетку дополнительно охлажда­ют водой из оросителя. После оттаивания осадок уплотняют, а затем под­сушивают.

Жидкофазное окисление. Сущность .метода заключается в окислении органической части осадка кислородом воздуха при высокой температуре и высоком давлении. Схема установки жидкофазного окисления осадка приведена на рис. II-87.

В приемном резервуаре смесь сырого осадка и активного ила нагрева­ют до 45—50 °С. Затем осадок через теплообменник поступает в реактор. Из реактора смесь продуктов окисления, воздуха и золы направляют через-, теплообменник, где она отдает тепло, в сепаратор, из которого -осадок через теплообменник воз­вращается в приемный резервуар, а затем поступает иа уплотнение и обезвоживание. При обработке

Рис. 11-87. Схема установки жид­кофазного окисления осадка:

1 —- резервуар: 2 — насос; 3, 4 — тепло­обменники; 5 — реактор; 6 — сепаратор; 7 —• компрессор

Осадок Осадок | з

 

—«®-Г"Ч

осадка влажностью 96% выделяемого тепла достаточно для поддержания заданного режима. Выделяющиеся в сепараторе газы используют в турбо­генераторе.

Обезвоживание осадков. Осадки обезвоживают на иловых площадках и механическим способом.

Иловые площадки — это участки земли (корты), со всех сторон окруженные земляными валами. Если почва хоро­шо фильтрует воду и грунтовые воды находятся на большой глубине, иловые площадки устраивают на естественных грун­тах. При залегании грунтовых вод на глубине до 1,5 м фильт­рат отводят через специальный дренаж из труб, а иногда дела­ют искусственное основание. Рабочая глубина площадок — 0,7—1 м. Площадь иловых площадок зависит от количества и структуры осадка, характера грунта и климатических условий. Иловую воду после уплотнения направляют на очистные соору­жения.

В районах с теплым климатом для очистных сооружений производительностью более 10 000 м3/сут могут быть оборудо­ваны площадки с поверхностным удалением воды. Они пред­ставляют собой каскад из 4—8 площадок.

Иловые площадии-уплотнители сооружают глу­биной до 2 м с водонепроницаемыми стенами и дном. Принцип действия их основан на расслоении осадка при отстаивании. При этом жидкость периодически отводят с разных глубин над слоем осадка, а осадок удаляют специальными машинами.

Механическое обезвоживание осадков про­водят на вакуум-фильтрах (барабанных, дисковых, ленточных), листовых фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах и вибро­фильтрах.

На вакуум-фильтрах из осадков может быть удалено в сред­нем 80%, на дисковых — 90%, а на фильтр-прессах — 98% общего количества механически связанной воды. Производи­тельность вакуум-фильтров наиболее высокая. Выбор конст­рукции фильтра зависит от технико-экономических показате­лей процесса.

Для эффективного обезвоживания осадков их предваритель­но обрабатывают химическими реагентами (CaO, FeCl3). Дозу реагента определяют экспериментально в зависимости от удельного сопротивления осадка: чем оно выше, тем больше реагента требуется для снижения удельного сопротивления осадка. При обезвоживании на вакуум-фильтрах доза извести (в % массы сухого вещества осадка) определяют по формуле /5=0,3 (У£+УВАЧ-0,001Щ),     (11.241)

где R—приведенное значение сопротивления осадка, см/г (R=r- 10~m), г—- удельное сопротивление осадка, см/г; В — влажность осадка, %; с — концент­рация сухого вещества осадка, %; Щ — щелочность осадка до коагулирова­ния, мг/л.

Рис. II-88. Схема установки для обезвоживания осадка на барабан­ных фильтрах:

1 — емкость; 2, 6 — насосы; 3 — доза- гор; 4 — вакуум-фильтр; 5 —ресивер; 7 — вакуум-насос; 8 — воздуходувка; Я — гидравлический затвор

 

Доза FeCl3 составляет 30—40% от дозы СаО, вычисленной по формуле.

Установки механического обезвоживания осадков кроме основных аппаратов включают вспомогательное оборудование для подготовки осадков к обезвоживанию и транспортированию. На рис. II-88 представлена установка для обезвоживания осад­ка на барабанных фильтрах.

Осадок из резервуара насосом через дозатор подают на фильтр, куда поступают и реагенты. На поверхности вращающегося барабана образуется уплотненный осадок, который удаляется сжатым воздухом. Фильтрат по­ступает в ресивер, где происходит разделение воздуха и фильтрата. Фильт­рат, содержащий осадка от 50 до 1000 мг/л, смешивают с исходными сточ­ными водами и подвергают совместной очистке.

Регенерацию ткани фильтра проводят сжатым воздухом.

Установки обезвоживания с фильтрами других конструкций принципи­ально не отличаются от рассмотренного.

Обезвоживающие установки с центрифуг а- м и. Достоинствами установки центрифугирования являются простота, экономичность, низкая влажность обезвоженных осад­ков, легкость управления. Для обезвоживания используют в основном шнековые центрифуги, производительность которых при обработке осадков из первичных отстойников составляет 8—30 м3/ч, а сброженных осадков 12—40 м3/ч. Удельный рас­ход энергии составляет 2,5—3,3 кВт-ч на 1 м3 обрабатываемо­го осадка. Влажность обезвоженного осадка зависит от зольно­сти активного ила. Например, при зольности сырого активного ила 28—35% влажность обезвоженного осадка составляем 70—80%, при золы-юсти 38—42%—-44—47%, а зольности 65— 75% соответствует влажность 50—70%.

Для обезвоживания осадков рекомендуют следующие техно­логические схемы: I) раздельного центрифугирования сырого осадка первичных отстойников и активного ила; 2) центрифу­гирования осадков первичных отстойников с последующим аэ­робным сбраживанием фугата (рис. II-89).

По первой схеме фугат сырого осадка направляют в первичные отстой- инки, а фугат активного ила используют в качестве возвратного ила в аэ­ротенках. По этой схеме из состава очистных сооружений исключаются ило-

 

Рис. П-89. Схемы установок обезвоживания осадков с применением центрифуг:

а —■ с раздельным центрифугированием осадков из первичного и вторичного отстойников; б — с центрифугированием осадков первичных отстойников и последующим аэробным сбраживанием фугата; 1 — первичные отстойники; 2 — аэротенки; 3 — вторичные отстой­ники; 4 ~ центрифуги; 5 — минерализатор; 6 — уплотнитель

уплотнители. Время отстаивания в первичных отстойниках увеличивается да 4—4,5 ч. На центрифугу подают весь активный ил или его часть.

По второй схеме производят центрифугирование осадка первичных от­стойников с последующим аэробным сбраживанием фугата в смеси с избыт­кам неуплотненного активного ила. Продолжительность сбраживания в ми­нерализаторе 6—8 сут, а время уплотнения 6—8 ч. Влажность уплотненного осадка — 97,5%.

Предусмотрено и центрифугирование уплотненной сброженной смеси. Имеется также схема с центрифугированием сброженного осадка с подачей фугата на иловые площадки.

Подбор центрифуг производят, исходя из пропускной спо­собности по исходному осадку Пт:х. Пропускная способность центрифуг по обезвоженному осадку рассчитывается по фор­муле

//К-ЮЯ„СХ(100 — ю„сх) росГ|/(100 - шк),            (11.242).

где шисх и га к — влажность соответственно исходного и обезвоженного осад­ка, %; рос — плотность осадка, т/м3;, г]—эффективность задерживания сухо­го вещества, %.

Для обезвоживания осадков рекомендуют использовать и сепараторы, которые обеспечивают сгущение неуплотненного избыточного активного ила концентрацией 3,9—4,3 кг/м3 до концентрации 54,7—71,8 кг/м3.

Термические методы обработки осадков. Сушку осадков производят в случае их подготовки к рекуперации. Для сушки применяют конвективные сушилки: барабанные, со встречными струями, с кипящим слоем, распылительные. В качестве су­шильного агента используют топочные газы, перегретый пар или горячий воздух. Наиболее часто применяют дымовые газы при 500—800 °С. Широкое распространение для термической сушки обезвоженных осадков сточных вод получили барабан­ные сушилки (рис. II-90, а).

Сушильный барабан диаметром 1—3,5 м и длиной 6—27 м устанавлива­ют под углом 3—40°. Барабан вращается со скоростью 1,5-—8 об/мин. Для

 

Рис. II-90. Схемы узлов сушки осадков:

а — с барабанной сушилкой: / — топка; 2 — загрузочная труба; 3 — сушильный барабан; 4 — разгрузочная камера; 5 — батарейный циклон; 6 — дымосос; 7 — скруббер; 8 — транс­портер сухого осадка;

б — с распылительной сушилкой: 1 — топка; 2 — сушилка; 3 — батарейный циклон; 4 — вентилятор; 5 — циклон; 6 — бункер готового продукта; 7 — пневмопровод; в — с сушил­кой со встречными струями: 1 — ленточный транспортер; 2 — приемная камера; 3 — шнековый питатель; 4 — сушильная камера с разгонными трубами; 5 —камеры сгора­ния; 6 — вертикальный стояк; 7 — трубопровод для ретура; 8 — шлюзовые затворы; 9 — сепаратор; 10 — скруббер

равномерного распределения осадка внутри барабана устанавливают насад­ки. Высушенный материал удаляют транспортером. Отходящие газы после очистки в циклоне и скруббере выбрасывают в атмосферу.

Влажность осадков до сушки 80%, после сушки 30—35%- Производи­тельность сушилок по влаге от 0,3 до 15 т/ч. Удельный расход тепла 4600— 5000 кДж на 1 кг испаряемой влаги.

Основными недостатками барабанных сушилок являются их- громоздкость, большая металлоемкость и высокие капитальные % эксплуатационные затраты. В последнее время начали ис­пользовать сушилки со встречными струями (рис. II-90,б).

Обезвоженный осадок транспортером подают в приемную камеру, туда же возвращают часть высушенного осадка. Смесь шнековыми питателями равномерно распределяют в разгонные трубы, куда с большой скоростью- (100—400 м/с) поступают горячие газы, выходящие из сопел камер сгора­ния. Осадок захватывается потоком газа и выбрасывается в сушильную ка­меру. В сушильной камере оба потока сталкиваются, в результате происхо­дит измельчение частиц осадка, увеличение суммарной поверхности тепло- и массообмена, что обеспечивает интенсивную сушку осадка. Из сушильной: камеры газовая взвесь попадает в сепаратор, где происходят доосушка осад­ка и одновременно разделение газовой взвеси. Осадок удаляют в бункер го­товой продукции, а газ очищают в скруббере.

Производительность сушилок по испаряемой влаге составляет 3—5 т/ч. Удельный расход тепла «3,8 ГДж на 1 кг испаряемой влаги. Влажность осадка, поступающего в сушильную камеру, 60—65%, а высушенного осад­ка—30—35%.

Распылительные сушилки (рис. II-9Q, в) применяют для сушки очень влажных осадков.

Предварительно высушенимй активный ил концентрацией 50—80 г/л подают в верхнюю часть сушилки, куда из тонки поступают газы при 350 0С. Сушка осадка происходит с большой скоростью до влажности 8—-10%. Газы очищают в батарейном циклоне.

Высушенный ил по пневмопроводу через циклон поступает в бункер. Производительность сушилок от 2 до 15 т/ч по испаряемой влаге.

Сжигание. Сжигание осадков производят в тех случаях, когда их утилизация невозможна или нецелесообразна, а также если отсутствуют условия для их складирования. При сжигании объем осадков уменьшается в 80—100 раз. Дымовые газы со­держат С02, пары воды и другие компоненты. Перед сжиганием надо стремиться к уменьшению влажности осадка. Теплотвор­ная способность осадков разная. Активный ил имеет теплоту сгорания 15—19 МДж на 1 кг сухого вещества. Необходимо учитывать также токсичность осадков.

Процесс сжигания осадков можно разделить на следующие стадии: нагревание, сушка, отгонка летучих веществ, сжигание горючей органической части и прокаливание для выгорания остатков углерода. На нагревание осадка, а затем его сушку расходуется основное количество тепла и основное время. Осадки сжигают в печах кипящего слоя, многоподовых, бара­банных, циклонных и распылительных печах.

Печь кипящего слоя представляет собой футерованный цилиндр с воз­духораспределительной решеткой. На решетку насыпают слой песка толщи­ной 0,8—1 м (размер частиц 0,6—2,5 мм). Псевдоожиженный слой образу­ется при продувании газов через распределительную решетку. Подаваемый в печь осадок интенсивно перемешивается с раскаленным песком и сгорает. Процесс горения длится не более 1—2 мин.

Многоподовые печи представляют собой футерованный цилиндр диамет­ром 6—8 м. Топочное пространство печи делится на 7—9 горизонтальных по­дов. В центре печи имеется вертикальный вращающийся полый вал, на ко­тором радиально укреплены гребковые устройства. Осадок подают в верх­нюю камеру печи, и он движется вниз через отверстия, имеющиеся в каж­дом поде. В верхних камерах осадок подсушивается, а в средних сгорает. Печи отличаются простотой обслуживания и устойчивостью работы при колебаниях количества и качества обрабатываемых осадков, небольшим уносом пыли.

Барабанные печи представляют собой вращающийся наклонный барабан с выносной топкой, где сжигают жидкое или газообразное топливо. Обез­воженный осадок загружают с противоположного от топки конца барабана и сжигают в зоне горения. Достоинством печей является небольшая запылен­ность отходящих газов, возможность сжигать осадки с большой зольно­стью и влажностью.

 

Рис. 11-91. Схема установки                    & атмосферу

для сжигания ила в кипящем ПппИпк      5 I I В 1/Вода |

слое:

1 — печь; 2—горелка; 3 -- теплооб­менник; 4 — воздуходувка; 5 — цик­лон; 6 — абсорбер; 7 — дымосос; 8 — отстойник; S — насос; 10 ~ фильтр

Циклонные и распылитель­ные печи применяют для сжи­гания в распыленном состоя­нии жидких или мелкодисперс­ных твердых осадков. Эти печи пока не получили широкого распространения.

Схема установки для сжигания ила в кипящем слое показана на рис. 11-91. Ил подают в печь на слой песка, где он просушивается, истирается и- сгорает при 590--780 "С. Дымовые газы поступают в теплообменник, где охлаждаются воздухом, подаваемым воздуходувкой из теплообменника. На­гретый воздух подают в печь для создания псевдоожижеиного слоя и под­держания горения. Дымовые газы после теплообменника поступают в цик­лон, где отделяются твердые частицы, а затем — в поверхностный абсорбер, орошаемый водой. Очищенные газы выбрасывают в атмосферу. Вода из аб­сорбера поступает в отстойник, где отделяется зола. Осадок ее в виде пуль­пы направляют на вакуум-фильтр. Фильтрат и воду из отстойника возвра­щают в абсорбер. Полученную золу используют как минеральное удобрение или дли изготовления строительных материалов.

Сравнительная характеристика работы печей для сжигания осадков дана в табл. 11,15. Из таблицы следует, что наиболее производительными являются циклонные печи и печи с псевдо­ожиженным слоем.

Недостатки печей: 1) многоподовых — низкие удельные теп­ловые нагрузки, наличие вращающихся элементов в зоне вы­соких температур, высокие капитальные и эксплуатационные затраты; 2) барабанных — низкая удельная тепловая и массо­вая нагрузки топочного объема, разрушение футеровки в про­цессе работы, высокие капитальные и эксплуатационные

Таблица 11,15. Сравнительная характеристика работы печей

 

 

и

h , S О

*

Расход на 1 кг

 

si к

о. с =

1 „"?

5 ю

и

испаряемой влаги

Печь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сея я о о,

Я

§1Е

«

тепла, МДж

энергии,

 

 

pa Е *

я >>

кВт-ч

Многоподовая 310—520 200—400 1,08—1,2 5—8 Барабанная     650—1000 10—80 1,1—1,6 8—10

Распылительная 650—860 80—100 1,1—1,8 Циклонная      1200 600—850 1,04—1,6 -

С кипящим слоем 600—850 300—800 1,04—13 80-

3,8-4,8 0,03— —0,04 4-4,8 0,03— —0,04

-100

-4,6 0,04— —0,05

24—822

369

затраты; 3) распылительных — низкая производительность, сложность в эксплуатации, высокие капитальные затраты;

4)         циклонных — необходимость установки мощных пылеулав­ливающих устройств и оборудования для выгрузки шлака;

5)         с псевдоожиженным слоем — неравномерность распределе­ния частиц в слое, необходимость пылеулавливания.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я