Все выпуски  

Технологии и решения экологических проблем


Технология механического обезвоживания осадков
на установках с мешочным вакуум-фильтром

Поворов А.А., к.т.н., Корнилова Н.В., Платонов К.Н., Макаренкова Н.С.
ЗАО «БМТ», г. Владимир

В процессе очистки хозяйственно-бытовых и промышленных стоков образуются жидкие отходы: избыточный активный ил, осадки первичного отстаивания, шламы после физико-химической обработки и т.п. Для уменьшения объёма этих отходов и повышения содержания в них сухого вещества, в составе очистных сооружений уже многие годы широко используется механическое обезвоживание, проводимое методами центрифугирования, гравитационного фильтрования, фильтрования под вакуумом или под давлением. Выбор того или иного способа обезвоживания зависит от технологии предварительной обработки суспензии, требуемой остаточной влажности осадка и чистоты фильтрата, а также возможностей и предпочтений предприятия.

В ЗАО «БМТ» разработана и испытана технология обезвоживания осадков сточных вод с использованием собственных оригинальных разработок. Технология отличается простотой и универсальностью использования, низкими капитальными и эксплуатационными затратами, а также возможностью применения не только для обезвоживания шламов, но и для фильтрации суспензий c последующим уменьшением объёма получаемого осадка.

В основе данной технологии лежит фильтрование под вакуумом – метод обезвоживания в принципе известный, но нашедший новое конструктивное воплощение в установке с мешочным вакуум-фильтром. Это аппарат, в котором для отделения твёрдой фазы использован тканевый фильтрующий элемент мешочного типа и вакуум в качестве движущей силы процесса. Типичной областью применения установки с мешочным вакуум-фильтром является обработка небольших объёмов осадков - до 2 м3/сутки - с концентрацией твёрдого вещества 0,5-2%.

Установка работает в периодическом режиме, диапазон отделяемых частиц находится в границах 200-3 мкм. Хотя разность давлений на фильтрующей перегородке не превышает 90кПа, установка способна работать, в том числе, и с непрерывной подачей исходной смеси, последующим концентрированием и отжимом. В течение 2-х часового рабочего цикла установка позволяет получить осадок влажностью 65-80%.

Мешочный вакуум-фильтр (Рис. 1) представляет собой ёмкость с вакуумной камерой, в которой установлен фильтр-элемент из синтетической ткани, характеризующейся низкой адгезией, благодаря чему легко освобождается от осадка. Камера оснащена системой подачи исходной и отбора осветлённой жидкости. При включении насоса в камере создаётся разрежение и начинается процесс фильтрации, в ходе которого жидкость засасывается через фильтратотводящий шток и, просачиваясь через ткань, выводится из системы. Во время фильтрования взвешенные частицы оседают на поверхности фильтр-элемента, их объёмная доля увеличивается, а общий объём смеси уменьшается.


Рис. 1. Чертёж общего вида типовой установки
с мешочным вакуум-фильтром

Обозначения на чертеже:

1. приёмная ёмкость;
2. циркуляционная ёмкость;
3. насос;
4. фильтрующий элемент;
5. утилизационный мешок;
6. трубопровод и запорная арматура;
7-8. контрольно-измерительные приборы.

 

После фильтрации процесс обезвоживания доводится до конца путём уплотнения отфильтрованного осадка (фаза отжима), во время которого остатки жидкости вытесняются из его порового пространства. Уровень вакуума в системе контролируется визуально по мановакууметру. Съём кека с поверхности фильтровальной ткани осуществляется встряхиванием фильтр-элемента. Кек самопроизвольно сбрасывается на дно камеры и удаляется из неё вместе с утилизационным мешком. Осветлённый фильтрат самотёком сливается в ёмкость или возвращается в начало основного процесса очистки.

Показатели цикла обезвоживания на установке с мешочным вакуум-фильтром

Полный рабочий цикл*

1-3 часа

Стадия фильтрации (% от времени цикла)

55%

Стадия отжима (% от времени цикла)

30%

Вспомогательные операции, включая съём осадка

15%

* определяется видом исходной смеси

Удельная производительность установки с мешочным вакуум-фильтром зависит от свойств осадка и составляет до 30 л/м2×ч. Наиболее легко обезвоживаются осадки, содержащие грубодисперсные минеральные загрязнения, гораздо труднее органические осадки и минеральные тонкодисперсные смеси. Так, сырой осадок из первичных отстойников содержит не менее 8% твёрдых частиц, большую часть которых составляют скоагулированные органические вещества. С целью увеличения проницаемости такой смеси в камеру фильтра добавляется вспомогательное вещество (например, перлит). Осадок при этом обезвоживается до содержания сухого вещества 25-22%. Избыточный ил из вторичных отстойников и осадок гидроокисей металлов представляют собой тонкодисперсные взвеси с содержанием твёрдой фазы 0,5-3%. Для повышения степени разделения таких суспензий перед обезвоживанием на мешочном вакуум-фильтре обязательно проводится реагентная обработка. Место и способ внесения флокулянта определяются исходя из особенностей технологической схемы, свойств осадка и поставленной задачи. Остаточная влажность обезвоженного на установке осадка составляет 78-80%.

Работоспособность установки с мешочным вакуум-фильтром была подтверждена опытно-промышленными испытаниями, проведёнными в течение 2010 года. Экспериментальная пилотная установка была опробирована на базе ОАО «Арзамасский машиностроительный завод» и позволила с максимальной вероятностью смоделировать процесс обезвоживания для осадков, образующихся при очистке сточных вод гальванического производства. Обезвоживанию подвергалась суспензия гидроокисей металлов влажностью 99,7% после линии электрокоагуляции и отстаивания. Удельная производительность пилотной установки с мешочным вакуумным фильтром площадью 0,02 м2 составила 8-10 л/м2×ч. В результате обезвоживания был получен конечный продукт – кек влажностью 78%.

Промышленный вариант узла обезвоживания с мешочными вакуум-фильтрами был введён в эксплуатацию в составе локальной установки очистки отработанных обезжиривающих растворов на ОАО «Тверской вагоностроительный завод». Исходная суспензия объёмом 1 м3 с содержанием СВ 2% после реагентной обработки и отстаивания в автоматическом режиме подавалась на обезвоживание в два мешка-контейнера, изготовленных из прорезиненной ткани. Конструкция мешков предполагала возможность автоматической подачи исходной суспензии и вспомогательного вещества. Дозирование вспомогательного вещества (перлита) в мешки производилось автоматически. В течение 3-х часового рабочего цикла суспензия обезвоживалась до влажности 65%. По окончании процесса мешки встряхивались, нижние люки контейнеров открывались, и кек самопроизвольно сбрасывался через сливное отверстие мешка в подставленную ёмкость. В составе узла оборудована площадка обслуживания. Внедрение технологии позволило получить до 90 кг обезвоженного осадка влажностью 65% за один рабочий цикл. После обезвоживания объём шлама, требующего утилизации, составлял 2% от всего объёма сточных вод.

 

 

 

Результаты процесса обезвоживания на установке с мешочным вакуум-фильтром

Осадок сточных вод
установки пароструйного обезжиривания

Гальваношлам после ванн промывки

исходная суспензия

после обезвоживания

исходная суспензия

после обезвоживания

влажность 98%

влажность 65%

влажность 97,7%

влажность 78%

К основным достоинствам установки с мешочным вакуум-фильтром можно отнести:

  • большую удельную поверхность фильтрования (до 12 м2) за счёт складчатой укладки ткани фильтрующего элемента;
  • относительно низкий износ тканевого фильтр-элемента, возможность его многократной регенерации и лёгкой замены;
  • возможность исключения из системы ресивера между насосом и фильтром (как это принято в установках с нутч-фильтром), так как удалённая жидкость поступает непосредственно в циркуляционный контур насоса;
  • простоту эксплуатации и широкий диапазон использования;
  • сравнительно низкую стоимость по сравнению с аппаратами, выполняющими аналогичные функции.

Положительные результаты опытно-промышленных испытаний установок с мешочным вакуум-фильтром позволили разработать технологические решения процесса механического обезвоживания осадков в составе очистных комплексов, проектируемых и выпускаемых ЗАО «БМТ». Разработан типоразмерный ряд установок с мешочным вакуум-фильтром производительностью 36-200 л/ч. Для обработки более крупных объёмов суспензий изготавливаются системы специальных конструкций с возможностью встраивания в проектируемую систему очистки или размещения на существующих производственных площадях.

 

До скорой встречи.

С уважением, ЗАО «БМТ».


В избранное