Термические методы кондиционирования осадков сточных вод. Кондиционирование осадков сточных вод

Механическое компостирование

Для этой цели используют различные конструкции механических реакторов, резервуар реактора как правило круглый в плане, может быть открытым или закрытым. Для перемешивания компостной массы используются шнековые смесительные устройства. Аэрация может осуществляться естественным путем в открытых резервуарах, либо принудительно, при помощи вентиляторов.

Кондиционирование осадков

Перед подачей осадков на обезвоживание очень часто их подвергают специальной обработке, которая называется кондиционированием.

В процессе кондиционирования происходит структурное изменение осадка, в процессе которого вода из связанного состояния переходит в свободное, а также происходит укрупнение частиц осадка. Необходимость кондиционирования устанавливается опытным путем. Обработка осадков может осуществляться реагентами или тепловыми способами.

Реагентное кондиционирование

Включает в себя промывку осадка, уплотнение и реагентную обработку. Принцип технологическая схема выглядит следующим образом:

1 – метантенк; 2 – бак для промывки осадка; 3 – илоуплотнитель; 4 – аккумулирующий бак; 5 – насос; 6 – сооружение для реагентной обработки.

Промывка осуществляется только сброженных осадков. В результате промывки из осадка удаляются коллоидные частицы, мелкая взвесь и снижается щелочность. Промывка осадка осуществляется очищенной СЖ. Удельный расход воды зависит от вида осадков и составляет 1 – 4 м3воды на м3осадка. Продолжительность промывки 15 – 20 минут. Для предотвращения разделения воды и осадка, а также интенсификации процесса разделения устраивают перемешивание воздухом, в количестве 0,5 м3воздуха на 1 м3воздуха.

Уплотнение осуществляется 12-24 часа в зависимости от условий сбраживания уплотненный осадок имеет влажность 94 – 96%.

Узел реагентной обработки состоит из смесителя и камеры реакции. В качестве реагента используют неорганические коагулянты (хлорное или сернокислое железо), органические флокулянты и известь. Дозы реагентов следует устанавливать открытым путем, если это невозможно, то дозы принимаются по СНиП. Реагенты следует вводить непосредственно перед подачей на сооружения обезвоживания.

Тепловое кондиционирование

Сущность метода заключается в прогреве осадка при температуре 140-2000С в течение 60-70 минут и давлении 1,2-2 мПа. При нагреве осадка часть органических веществ разгружается и продукты распада переходят в газ и иловую воду. Вследствие изменения физико-химических свойств осадка резко увеличивается их способность к влагоотдаче. При тепловой обработке удельное сопротивление осадка снижается до значений, позволяющих обезвоживать их на вакуум-фильтрах без дополнительной обработки. Тепловой обработке могут подвергаться как сырые так и сброженные осадки.

Принципиальные схемы:

Нагрев осадка осуществляется в реакторе, который представляет собой вертикальную колонну. Подача осадка осуществляется непрерывно, а отвод периодически. Для снижения энергозатрат отвод нагретого осадка из реактора осуществляется в теплообменнике, где осуществляется предварительный подогрев исходного осадка. Достоинством данного метода является получение стерильного осадка. Обезвоживание осадков такого типа позволяет получить кек влажность 55 – 70%.

Недостатками метода является сложность конструктивного оформления реактора, высокие энергозатраты, высокая концентрация органических загрязнений в фильтре, которые необходимо отправлять на биологическую очистку.

studfiles.net

Способ кондиционирования осадков сточных вод

Изобретение относится к экологической защите природы от отходов сточных вод. Способ кондиционирования осадков сточных вод, в частности избыточного активного ила перед обезвоживанием, включающий механическое перетирание, интенсивную кавитационную обработку, определение водоотдающих свойств, отличающийся тем, что осадок дополнительно подвергают механическому воздействию ударным, срезывающим и истирающим нагрузкам в сочетании с интенсивным кавитационным воздействием, преимущественно в роторном гидродинамическом реакторе, содержащем корпус с входом и выходом для обрабатываемого осадка, размещенные внутри корпуса ротор и статор в виде дисков, имеющих сопряженные выступы и углубления, совмещаемые при вращении ротора. Предложенный способ кондиционирования осадков сточных вод обеспечивает защиту природы от отходов, образующихся при переработке и утилизации осадков сточных вод. 1 ил.

Изобретение относится к экологической защите природы от отходов сточных вод, а именно к санитарной технике, и может найти применение при очистке бытовых и производственных сточных вод, в частности утилизации избыточного активного ила, других водных суспензий, нуждающихся в кондиционировании перед уплотнением, обезвоживанием. Основная задача кондиционирования - коагуляция присутствующих в осадке мелкодисперсных компонентов, образование крупных и прочных агрегатов (флокул) и улучшение тем самым водоотдающих свойств осадка.

Осадки сточных вод (ОСВ) представляют собой суспензии, выделяемые из сточных вод в процессе их механической, биологической и физико-химической очистки. Основными видами осадков на городских очистных сооружениях являются сырой осадок, задерживаемый первичными отстойниками, и избыточный активный ил (ИАИ) из вторичных отстойников. Плохая влагоотдача осадков затрудняет их последующую обработку и утилизацию. Пространственная структура осадка является коллоидной системой, включающей мелкодисперсные твердые частицы. Отношение площади их поверхности к массе настолько велико, что суммарный отрицательный электрический заряд на их поверхности вызывает взаимное отталкивание частиц. Электростатические силы отталкивания препятствуют слиянию коллоидных частиц и образованию больших масс. Поэтому они не поддаются осаждению, флотации или фильтрации, и их приходится предварительно подвергать кондиционированию путем флокуляции и коагуляции.

В процессах водоподготовки и обезвреживания промышленных сточных вод широко применяется реагентная очистка, сопровождающаяся коагуляцией и осаждением взвешенных частиц. В воду добавляют минеральные коагулянты, например соли алюминия, железа, магния, кальция. В результате гидролиза образуются малорастворимые в воде гидроксиды металлов, которые преимущественно выделяются на частицах примесей воды, что и способствует укрупнению последних.

Недостатком коагуляции с использованием неорганических коагулянтов является большой расход химических реагентов на 1 т сухого вещества осадков, поэтому образуются большие количества отстоя. Уничтожение этих отходов осуществляют путем сливания в водоемы или захоронения в земле. В этой связи актуален поиск путей уменьшения объемов этих отходов.

С появлением в 60-х годах синтетических органических полимеров они стали использоваться как добавка к неорганическим коагулянтам для более интенсивного образования хлопьев. В настоящее время для очистки осадков от взвешенных и коллоидных частиц нашли применение современные органические коагулянты и флокулянты - синтетические полимеры (полиэлектролиты), расход которых при расчете на сухое вещество достигает нескольких процентов. Синтетические флокулянты дороги, как правило, токсичны и являются источником вторичного загрязнения сточных вод, требующего дополнительных мер по очистке или обезвреживанию. Поэтому актуален поиск безреагентных методов коагуляции.

Реагентные флокуляция и коагуляция дестабилизируют коллоидную взвесь посредством двух различных механизмов: нейтрализации зарядов и химического связывания. Положительно заряженные коагулянты нейтрализуют отрицательный заряд, окружающий коллоидные частицы. Когда заряд вокруг каждой частицы нейтрализован, частицы сближаются и сталкиваются друг с другом. При столкновении частицы соединяются за счет водородных связей или, например, сил Ван-дер-Ваальса, образуя хлопья. Энергия перемешивания, применяемая в процессе реагентной коагуляции, увеличивает количество и частоту столкновений коллоидных частиц, усиливая агломерацию твердого вещества и способствуя образованию хлопьев. Образованию хлопьев способствует также и полимерная природа флокулянтов. Их длинные молекулярные цепочки подхватывают агломерированные частицы, образуют мостики от одной поверхности к другой, связывая вместе отдельные хлопья в крупные, легко удаляемые массы.

Воздействовать на кинетику коллоидных систем можно не только химическими реагентами, но и физическими полями, например кавитационными. Кавитация представляет собой эффективное средство концентрации энергии, связанной с пульсациями и захлопыванием кавитационных пузырьков, заполненных насыщенными парами жидкости. В момент схлопывания кавитационного пузырька локальное давление и локальная температура газа достигают значительных величин, что вызывает микрокрекинг, фазовые переходы и процессы ионизации. Интенсивные гидродинамические колебания, протекающие при образовании и разрушении кавитационных пузырьков, приводят к образованию диссоциированных молекул, атомов и свободных радикалов, возникновению электрических зарядов, что создает условия смещения равновесия коллоидных систем.

Цель изобретения - защита природы от отходов, образующихся при переработке и утилизации отстоев сточных вод, в частности подготовка (кондиционирование) избыточного активного ила к механическому обезвоживанию путем улучшения его водоотдающих свойств без применения реагентов.

Известен способ [1] коагуляции ОСВ путем обработки химическими реагентами: хлорным железом, сернокислым окисным железом, хлорированным железным купоросом, хлоргидратом алюминия в сочетании с известью. Недостатком такого способа обработки осадков является большой расход химических реагентов: до 100 кг (FeCl3) и 200 кг известкового вещества Ca(OH)2 на 1 т сухого вещества. При этом происходит сильная минерализация обезвоженного осадка (кека), достигающая 50%, что не позволяет сжигать осадок в печах, так как приводит к спеканию твердого остатка в печи. Высокая влажность кека, достигающая 80%, препятствует его сжиганию, а присутствие FeCl3 и извести не позволяет использовать его для удобрения в сельском хозяйстве. Твердый остаток вывозят в отвалы, что нарушает экологическое равновесие окружающей среды.

Известны способы обработки ОСВ перед механическим обезвоживанием путем введения синтетических флокулянтов, что позволяет снизить расход реагентов на единицу обрабатываемого осадка. В качестве флокулянтов используют, например, в способе [2] - сополимер акриламида метилвинилпиридиновой соли диметилсульфата, в способе [3] - продукт полимеризации 1,2-диметил-5-винилпиридинийметилсульфата, полученного в присутствии β-оксипропилтретбутилпероксида или в присутствии последнего и α-амино-γ-метилмасляной кислоты в виде смеси D, L-изомеров. В способе [4] - в качестве флокулянта используют продукт взаимодействия латекса полиметилвинилпиридина с молекулярной массой со стехиометрическим количеством бензилхлорида.

Большинство флокулянтов являются токсичными, служат источниками вторичного загрязнения сточных вод, требуют мер по дополнительной очистке, что является недостатками способов кондиционирования с применением флокулянтов.

Известен способ обработки органических осадков сточных вод [5], где, с целью повышения интенсивности окисления органических веществ и ускорения процесса, смесь сырого осадка и избыточного активного ила перед аэробной стабилизацией подвергают кавитационной обработке при числе кавитации 0,01-0,05. Кавитацию организуют путем высоких скоростей потока обрабатываемого осадка с подачей сжатого воздуха с последующей рециркуляцией осадка и нагреванием. Недостатками способа являются недостаточная интенсивность обработки осадка, необходимость его рециркуляции, затраты на нагрев осадка и использование сжатого воздуха.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является безреагентный способ [6] подготовки к обезвоживанию избыточного активного ила, где избыточный активный ил перед обезвоживанием сушкой на иловой площадке кондиционируют механическим перетиранием. Процесс ведут, например, в устройстве в виде металлического герметично вращающегося цилиндра, заполненного наполовину металлической дробью. Цилиндр приводят во вращение со скоростью 150 об/мин, время перетирания активного ила составляет 10 мин. Недостатками способа являются малая производительность процесса и невысокая интенсивность обработки осадка, исключающая заметное влияние на кинетику коллоидной системы.

Техническая сущность предлагаемого способа - комбинирование интенсивного механического перетирания с мощным кавитационным воздействием, обеспечивающим нарушение дисперсионной стабильности жидких сред и смещение равновесия коллоидных растворов. При этом полезным побочным эффектом является полная или частичная деструкция клетчатки микроорганизмов, что дополнительно высвобождает связанную клетчаткой воду, происходит дезинфекция и уничтожение яиц гельминтов, что существенно упрощает дальнейшую утилизацию отстоя.

Пример 1. Техническая реализация способа.

Техническая реализация способа осуществляется, например, в проточном роторном кавитационном гидродинамическом реакторе, схематично изображенном на Фигуре. Реактор состоит из разъемного статора 1 цилиндрической формы, образующего внутреннюю полость. В полости имеются входное отверстие 2 и выходное отверстие 3, размещается ротор 4, закрепленный на валу 5. Вал приводят во вращение внешней силой, например электродвигателем (не показан). На поверхности ротора выполнены концентрические пазы 6. Концентрические пазы формируют между собой выступы 7. На дисках статора также имеются концентрические пазы 8, образующие между собой выступы 9. Профиль концентрических пазов ротора и статора идентичен, при этом пазы ротора сопрягаются с выступами статора. Ротор, кроме того, имеет, по крайней мере, два сквозных отверстия 10 для перетекания жидкости, расположенных радиально симметрично между наименьшим по радиусу концентрическим пазом и центром вращения ротора.

Способ реализуют следующим образом. Осадок сточных вод через входное отверстие 2 подают под некоторым давлением в реактор, где она попадает в пространство между ротором и статором. Через отверстия 10 жидкость заполняет объемы по обе стороны ротора и отбрасывается центробежными силами от центра вращения ротора к выходному отверстию 3, расположенному на периферии реактора. Проходя через отверстия 10, поток жидкости теряет целостность и перемешивается. Благодаря силам смачиваемости между обрабатываемой жидкостью и поверхностями реактора жидкость приходит во вращение увлекаемая пазами и выступами ротора и удерживаемая пазами и выступами статора. Кроме того, в жидкости действуют силы внутреннего трения (вязкости). При движении между пазами и выступами поток жидкости расслаивается на внутренние разнонаправленные течения, возникают напряжения растяжения, что приводит к разрывам в потоке, образуются и исчезают кавитационные полости. Кроме того, двигаясь от центра ротора к периферии, радиальный поток вращающейся жидкости, набирая скорость, дополнительно разрушается, обходя препятствия, создаваемые выступами на роторе и статоре. Пройдя последний выступ, обрабатываемая жидкость выталкивается из реактора через выходное отверстие 3.

Механическое воздействие на частицы гетерогенной среды обрабатываемого осадка заключается в ударных, срезывающих и истирающих нагрузках при контакте с вращающимся ротором и неподвижным статором. Кавитационное воздействие, выражающееся в больших сдвиговых напряжениях в жидкости, развитой турбулентности, пульсациях давления и скорости потока, приводит к смещению равновесия коллоидной системы ОСВ, происходит интенсивное перемешивание.

Оценку эффективности кондиционирования осадков сточных вод можно оценивать по значению оптической плотности отстоянной воды или фильтрата, при этом меньшее значение оптической плотности (выше прозрачность раствора) означает лучшие водоотдающие свойства осадка.

Оптическая плотность - мера поглощения или света отражения света вычисляется как десятичный логарифм отношения потока излучения, падающего на объект, к потоку излучения, прошедшего через него:

;

где Fin - входящий поток светового излучения,

Fout - исходящий световой поток.

Пример 2. Оценка эффективности заявляемого способа.

Оценка эффективности заявляемого способа осуществляется, например, по способу кондиционирования осадков сточных вод [7], наиболее близкому к заявляемому способу по методике определения качества кондиционирования. При этом отбирают пробы исходного и кондиционированного осадка и сравнивают показатели оптической плотности фильтратов указанных проб. О водоотдающих свойствах осадка судят по снижению значения оптической плотности до 0,45-0,001.

Исходную пробу осадка, подлежащего обработке, представляющего собой смесь первичного осадка и избыточного активного ила, в соотношении 2,5 к 1, объемом 50 мл фильтруют при атмосферном давлении в воронке Бюхнера, применяя обеззоленный бумажный фильтр «белая лента», до получения объема фильтрата 30 мл. Определяют оптическую плотность фильтрата с помощью фотометра КФК-3-01. Значение оптической плотности определено: D=1,92.

Исходный ОСВ подают в роторный гидродинамический реактор под давлением 0,12 МПа. Ротор реактора приводят во вращение электродвигателем с частотой - 2950 об/мин. Исходная температура осадка 22,1°C. Обработку осуществляют в соответствии с Примером 1.

Конечная температура осадка 27,8°C. Изменение температуры свидетельствует о наличии в реакторе кавитационных процессов. Отбирают пробу обработанного осадка объемом 50 мл и фильтруют при атмосферном давлении в воронке Бюхнера, применяя обезволенный бумажный фильтр «белая лента», до получения объема фильтрата 30 мл. Определяют оптическую плотность фильтрата с помощью фотометра КФК-3-01. Значение оптической плотности определено: D=0,12.

Уменьшение значения оптической плотности D с 1,92 до 0,12 свидетельствует о существенном повышении водоотдающих свойств осадка.

Предложенный способ кондиционирования осадков сточных вод обеспечивает защиту природы от отходов, образующихся при переработке и утилизации ОСВ, в частности избыточного активного ила при его подготовке к обезвоживанию, путем существенного улучшения водоотдающих свойств обрабатываемого осадка, без применения реагентов и мер по их дополнительному обезвреживанию.

Источники информации

1. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. М.: Стройиздат, 1975, с.42.

2. Авторское свидетельство СССР, 1765122, кл. C02F 1/56, 1990.

3. Патент РФ №2060976, кл. C02F 11/14, C02F 1/56, 1996.

4. Патент РФ №2081856, кл. C02F 11/14, 1997.

5. Авторское свидетельство СССР №1798332, C02F 11/12, 1993.

6. Авторское свидетельство СССР №712396, C02F 11/12, 1980.

7. Патент РФ №2006491, кл. C02F 11/12, 2000.

Способ кондиционирования осадков сточных вод, в частности избыточного активного ила перед обезвоживанием, включающий механическое перетирание, интенсивную кавитационную обработку, определение водоотдающих свойств, отличающийся тем, что осадок подвергают механическому воздействию ударным, срезывающим и истирающим нагрузкам в сочетании с интенсивным кавитационным воздействием, преимущественно в роторном гидродинамическом реакторе, содержащем корпус с входом и выходом для обрабатываемого осадка, размещенные внутри корпуса ротор и статор в виде дисков, имеющих сопряженные выступы и углубления, совмещаемые при вращении ротора.

www.findpatent.ru

Кондиционирование осадков сточных вод Текст научной статьи по специальности «Химия»

терной для этих кристаллов значительной анизотропии скорости роста. Неполное перемешивание раствора-расплава, а также незначительные колебания температуры (±0.2-0.5 град) приводят к критическому переохлаждению (пересыщению) и, как следствие, образованию включений. Стабильность процесса удалось повысить снижением массовой скорости до 0.1—0.3 г/сутки при предельно низкой скорости понижения температуры раствора-расплава ( <0.1 град/сутки). Из такого раствора-расплава были получены небольшие (массой не более 10 г) наиболее однородные ограненные кристаллы двойного молибдата Li8Bi2(MoO4)7 с удлиненным вдоль оси [001] габитусом (рис. 8).

В области 466 нм при Т = 80 К у кристаллов Li8Bi2(MoO4)7 наблюдается люминесценция (рис. 10), что предопределяет возможность их использования для низкотемпературных сцинтилляционных болометров.

Заключение

Впервые в системе Li2MoO4-Bi2(MoO4)3 получены однородные кристаллы двойного молибдата состава Li8Bi2(MoO4)7. Показана возможность выращивания объемных однородных кристаллов этого соединения из раствора в расплаве на затравку методом Чохральского в условиях низких градиентов температуры (ДТ<1 град/см).

Авторы глубоко признательны ведущим инженерам И.Ю. Филатовой, И.В. Юшиной, канд. хим. наук И.В. Королькову, д-ру физ.-мат. наук В.А. Надолинному за обеспечение экспериментальной части работы и д-ру хим. наук С.Ф. Солодовникову, канд. хим. наук З.А. Солодовниковой за консультации.

Литература

1. Синтез и кристаллоструктурное исследование двойного молибдата Li8Bi2(MoO4)7 / Р.Ф. Клевцова и др. // Журн. структурной химии. -1997. - Т. 38. - № 1. - С. 111-119.

2. Хальбаева К.М. Двойные и тройные молибдаты висмута и одновалентных металлов: дис. ... канд. хим. наук. - Улан-Удэ, 2001. - 181 с.

3. Хайкина Е.Г. Синтез, особенности фазообразования и строения двойных и тройных молибдатов одно - и трехвалентных металлов: дис. ... д-ра хим. наук. - Улан-Удэ, 2008. - 446 с.

4. Pavlyuk A.A., Vasiliev Ya.V., Kharchenko L.Yu., Kuznetsov F.A. Low thermal gradient technique and method for large oxide crystals growth from melt and flux // Proc. of APSAM-92, Published in Japan. - 1993. - P. 164-171.

5. Козеева Л.П., Павлюк А.А. Выращивание монокристаллов калий-гадолиниевого молибдата, a-KGd(MoO4)2 // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. - 1983. - Т. 19. - № 10. - С. 1730-1732.

6. ICDD PDF-2 Data Base, Card # 00-052-0403.

Цыдыпова Баирма Нимбуевна, аспирант, технологическая группа по выращиванию оксидных кристаллов, Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, 630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 3, e-mail:[email protected], [email protected]

Павлюк Анатолий Алексеевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, руководитель технологической группы по выращиванию оксидных кристаллов, Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, 630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 3, e-mail:[email protected]

Tsydypova Bairma Nimbuevna, postgraduate student, Technology Group for Growing of Oxide Crystals, A.V. Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry SB RAS, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrentyev ave., 3, e-mail:[email protected], [email protected]

Pavlyuk Anatoly Alexeevich, candidate of technical sciences, senior researcher, Head of the Technology Group for Growing of Oxide Crystals, A.V. Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry SB RAS, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrentyev ave., 3, e-mail:[email protected]

УДК 628.345.1 © М.Р. Сизых

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Показана перспективность применения сорбента-коагулянта, приготовленного на основе монтмориллони-товых глин, в сочетании с флокулянтом для улучшения фильтрационных свойств осадков сточных вод городских очистных сооружений.

Ключевые слова: осадки сточных вод, монтмориллонит, удельное сопротивление осадка.

M.R. Sizykh

CONDITIONING OF SEWAGE SLUDGE

The prospects of use a sorbent-coagulant, prepared on the basis of montmorillonite clay and combined with a floc-culant have been shown to improve filtration properties of sewage sludge of municipal wastewater treatment plants.

Keywords: sewage sludge, montmorillonite, resistivity of sediment.

Вопросы обработки и утилизации осадков городских сточных вод чрезвычайно актуальны во всем мире. Большие объемы осадков, их бактериальная зараженность, наличие органических веществ, способных быстро загнивать с выделением неприятных запахов, а также неоднородность состава и свойств осадков усложняют их обработку.

Основными видами осадков на городских очистных сооружениях являются сырой осадок, задерживаемый первичными отстойниками, и избыточный активный ил из вторичных отстойников. Сырой осадок представляет собой вязкую студенистую суспензию с кисловатым запахом, с влажностью до 95%, содержащую до 80% органических веществ. Механический состав сырых осадков отличается большой неоднородностью. Активный ил - хлопьевидная масса бурого цвета, с влажностью до 99,7%. По механическому составу это тонкая суспензия, состоящая на 98% из частиц размером меньше 1 мм. Большая часть влаги осадков находится в связанном состоянии, поэтому они обладают плохой водоотдачей. Наиболее распространенным способом кондиционирования осадка - подготовки осадков к обезвоживанию - является реагентная обработка, при которой происходит укрупнение и объединение в хлопья тонкодисперсных и коллоидных частиц, что обеспечивает их лучшую фильт-руемость на вакуум-фильтрах и фильтрах-прессах. В качестве реагентов применяют хлорное железо, сернокислое железо, хлористый алюминий, смеси солей алюминия и железа, др. реагенты [1]. В зависимости от свойств осадков и типа реагентов доза последних составляет 0,5-20% от массы сухого вещества осадка. При сравнении действия различных коагулянтов отмечается, что наиболее эффективным является хлорное железо, обладающее способностью разрушать белковые соединения [2].

Цель работы - изучение возможности использования сорбента-коагулянта, приготовленного на основе монтмориллонитовой глины, для кондиционирования осадков сточных вод городских очистных сооружений.

Объектом исследований являлась смесь сырых осадков и избыточного активного ила с влажностью 98% после очистки хозяйственно-бытовых сточных вод по традиционной схеме. При обработке в качестве реагентов использовали хлорное железо (0,1 М раствор), флокулянт «Praestol» (0,1% раствор), а также сорбент - коагулянт, приготовленный на основе монтмориллонитовой глины по оригинальной методике [3]. Эксперименты проводили в стеклянных реакторах. К 100 мл осадка добавляли расчетное количество реагентов, перемешивали в течение одной минуты, отстаивали 30 мин. В качестве обобщенного показателя фильтруемости осадка использовали показатель его удельного сопротивления, определяемый как сопротивление, оказываемое движению фильтрата через слой кека, отложившийся на 1 м2 поверхности фильтра и содержащий 1 кг сухого вещества [4]. Экспериментально установлено, что применение хлорного железа позволяет снизить удельное сопротивление осадка на 30% (рис. 1). Сорбент-коагулянт снижает данный показатель на 40%. Оптимальная доза сорбента коагулянта составила 5% на сухое вещество осадка.

Сорбент-коагулянт имеет массовый состав: монтмориллонит - 6.3%, хлорид железа в пересчете на железо - 1.3%. При его получении монтмориллонитовая глина, помещенная в раствор хлорного железа, подвергается ультразвуковой обработке. Акустическое воздействие ведет к возникновению кавитационных явлений, вследствие чего разрушается вторичная структура монтмориллонита до кристаллитов, что ведет к резкому росту дисперсности, увеличению удельной поверхности, открытию активных центров. В результате обмена природных одно- и двухзарядных катионов, компенсирующих избыточный отрицательный заряд алюмосиликатного слоя на трехзарядные катионы железа, происходит формирование дополнительных координационно ненасыщенных центров. В связи с этим добавление сорбента-коагулянта к осадку приводит не только к более глубокому перераспределению форм связи влаги с увеличением содержания свободной воды, что наблюдается при применении коагулянтов, но и улучшает структуру осадка за счет введения в него мелкодисперсных заряженных частиц. Можно предположить, что глина в данном случае также играет роль присадки, повышающей водоотдачу осадка.

□ 0,25 0 5 0,75

Доза флокулянта, *М» на сухое вещество

Рис. 2. Влияние флокулянта на фильтрующую способность осадка. Доза сорбента-коагулянта 2.5 % на сухое вещество осадка

В последнее время в практике подготовки осадков к механическому обезвоживанию получают все большее распространение флокулянты - водорастворимые высокомолекулярные вещества, образующие с находящимися в суспензии грубодисперсными и коллоидными частицами трехмерные структуры (агрегаты, хлопья, комплексы). Экспериментально установлено, что введение флокулянта «Praestol» при использовании сорбента-коагулянта приводит к укрупнению хлопьев и улучшению фильтрационных свойств (рис. 2). Оптимальная доза флокулянта составила 0,75% на сухое вещество осадка. Последовательное применение сорбента-коагулянта и флокулянта позволяет снизить удельное сопротивление осадка со 107,8-1010—30^1010 см/г, увеличив фильтруемость практически в три раза.

Таким образом, установлено, что при кондиционировании осадков сточных вод, представляющих собой смесь сырого осадка и избыточного активного ила, перспективной является реагентная обработка сорбентом-коагулянтом, приготовленным на основе монтмориллонитовых глин, и флокулянтом «Praestol».

Литература

1. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и водоочистка сточных вод. - М.: АСВ, 2002. - 707 с.

2. Очистка природных и сточных вод: справочник. - М.: Высшая школа, 1994. - 336 с.

3. Рязанцев А.А., Сизых М.Р., Батоева А.А. Способ очистки сточных вод от красителей. Патент РФ

№217791. - Опубл. 10.01.2002 г. - БИ. - №1.

4. Лабораторный практикум по водоотведению и очистке сточных вод: учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. / В.И. Калицун и др. - М.: Стройиздат, 2000. - 272 с.

Сизых Марина Романовна, кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник, лаборатория инженерной экологии, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяно-вой, 6, е-mail:marisyz1@Ыnm.bscnet.m

Sizykh Marina Romanovna, candidate of technical sciences, associate professor, senior researcher, Laboratory of Engineering Ecology, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sahyanova Str., 6, е-mail:marisyz1 @binm.b scnet. ru

УДК 544.03+ 544.4 © Э.Ц. Дашинамжилова

ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА ПРИ СИНТЕЗЕ ЖЕЛЕЗОАЛЮМОСИЛИКАТНОГО КАТАЛИЗАТОРА

Получены железоалюмосиликатные материалы из бентонитовой глины и комплексов железа с применением ультразвука на различных стадиях синтеза. Образцы материалов, при синтезе которых обработке ультразвуком подвергалась исходная суспензия глины, являются каталитически активными в окислении фенола пероксидом водорода и стабильными к вымыванию катионов железа в водные растворы.

Ключевые слова: ультразвук, фенол, каталитическое окисление, пероксид водорода, железоалюмосили-катные материалы.

cyberleninka.ru

способ кондиционирования осадков сточных вод - патент РФ 2450981

Рисунки к патенту РФ 2450981

Известен способ [1] коагуляции ОСВ путем обработки химическими реагентами: хлорным железом, сернокислым окисным железом, хлорированным железным купоросом, хлоргидратом алюминия в сочетании с известью. Недостатком такого способа обработки осадков является большой расход химических реагентов: до 100 кг (FeCl3) и 200 кг известкового вещества Ca(OH) 2 на 1 т сухого вещества. При этом происходит сильная минерализация обезвоженного осадка (кека), достигающая 50%, что не позволяет сжигать осадок в печах, так как приводит к спеканию твердого остатка в печи. Высокая влажность кека, достигающая 80%, препятствует его сжиганию, а присутствие FeCl3 и извести не позволяет использовать его для удобрения в сельском хозяйстве. Твердый остаток вывозят в отвалы, что нарушает экологическое равновесие окружающей среды.

Известны способы обработки ОСВ перед механическим обезвоживанием путем введения синтетических флокулянтов, что позволяет снизить расход реагентов на единицу обрабатываемого осадка. В качестве флокулянтов используют, например, в способе [2] - сополимер акриламида метилвинилпиридиновой соли диметилсульфата, в способе [3] - продукт полимеризации 1,2-диметил-5-винилпиридинийметилсульфата, полученного в присутствии способ кондиционирования осадков сточных вод, патент № 2450981 -оксипропилтретбутилпероксида или в присутствии последнего и -амино- -метилмасляной кислоты в виде смеси D, L-изомеров. В способе [4] - в качестве флокулянта используют продукт взаимодействия латекса полиметилвинилпиридина с молекулярной массой со стехиометрическим количеством бензилхлорида.

Пример 1. Техническая реализация способа.

способ кондиционирования осадков сточных вод, патент № 2450981 ;

где Fin - входящий поток светового излучения,

Fout - исходящий световой поток.

Пример 2. Оценка эффективности заявляемого способа.

Источники информации

1. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. М.: Стройиздат, 1975, с.42.

2. Авторское свидетельство СССР, 1765122, кл. C02F 1/56, 1990.

3. Патент РФ № 2060976, кл. C02F 11/14, C02F 1/56, 1996.

4. Патент РФ № 2081856, кл. C02F 11/14, 1997.

5. Авторское свидетельство СССР № 1798332, C02F 11/12, 1993.

6. Авторское свидетельство СССР № 712396, C02F 11/12, 1980.

7. Патент РФ № 2006491, кл. C02F 11/12, 2000.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

www.freepatent.ru

Термические методы кондиционирования осадков сточных вод — КиберПедия

Термическому кондиционированию перед обезвоживанием подвергаются органические осадки городских и промышленных сточных вод, прошедших биологическую очистку. К методу термического кондиционирования относятся тепловая обработка, жидкофазное окисление, замораживание и оттаивание (последнее в основном для кондиционирования осадков водопроводных станций).

Тепловая обработка является одним из перспективных методов кондиционирования. Она применяется для кондиционирования осадков городских и промышленных сточных вод с зольностью 30…40 %. В технологических схемах, завершающихся стадией обезвоживания, ее преимущества, помимо подготовки осадков к обезвоживанию, состоят в обеспечении надежной стабилизации и полной стерилизации осадков.

Сущность метода тепловой обработки состоит в нагревании осадков до температуры 150…200°С и выдерживании их при этой температуре в закрытой емкости в течение 0,5…2 ч. В результате такой обработки происходит резкое изменение структуры осадка, около 40 % сухого вещества переходит в раствор, а оставшаяся часть приобретает водоотдающие свойства. Осадок после тепловой обработки быстро уплотняется до влажности 92-94 %, и его объем составляет 20…30 % исходного.

Жидкофазное окисление получило распространение за рубежом в последние 50 лет. Его сущность заключается в окислении органической части осадка кислородом воздуха при высоких температуре и давлении. Эффективность процесса оценивается глубиной окисления органической части осадка (снижением ХПК осадка). Эта величина зависит в основном от температуры обработки. Для окисления на 50 % необходима температура около 200°С, на 70 % и более - температура 250…800°С.

Окисление осадка сопровождается выделением тепла. При влажности осадка около 96 % выделенного тепла достаточно для самоподдержания температурного режима и основная энергия затрачивается на подачу сжатого воздуха.

Сушка влажных материалов

Сушка представляет собой процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. Это термический процесс, требующий значительных затрат тепла.

Сушка широко применяется в химической, химико-фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Относительно широкое распространение сушка получила в области обработки осадка городских сточных вод (барабанные сушилки, сушка во встречных струях). Процессы термического удаления той части влаги, которую невозможно удалить механическим путем, могут также найти применение при обработке промышленных отходов, которые необходимо подготовить к транспортированию и дальнейшей переработке (например, гальванические шламы), а также при обработке некоторых отходов химической, пищевой и других отраслей промышленности. Сушка осуществляется конвективным, контактным, радиационным и комбинированными способами.

Метод сушки выбирают на основе технологических требований к высушиваемому продукту и с учетом технико-экономических показателей. Процесс сушки осуществляется за счет тепловой энергии, вырабатываемой в генераторе тепла. Генератором тепла могут служить паровые или газовые калориферы, топки, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе, инфракрасные излучатели и генераторы электрического тока. Выбор генератора тепла обычно определяется схемой и методом сушки, физическими свойствами высушиваемого материала и требуемым режимом сушки. При возможности целесообразно использовать тепло отходящих газов или отработанного пара, при этом одновременно утилизируются тепловые отходы.

Сушка - процесс тепломассообменный. Удаление влаги с поверхности тесно связано с продвижением ее изнутри к поверхности. Сушка отличается от выпаривания тем, что в первом случае удаление влаги происходит при любой температуре, во втором - если давление образующихся паров равно давлению окружающей среды (например, кипение воды происходит при давлении, равном барометрическому). Выпаривание происходит из всей массы жидкости, при сушке же влага удаляется с поверхности высушиваемого материала. Выпаривание - более интенсивный процесс, чем сушка, однако не все материалы можно подвергать выпариванию. Так, влага из твердых материалов удаляется только тепловой сушкой.

Конвективная сушка воздухом или газом является наиболее распространенной. В воздушной сушке, так же как и в газовой, тепло передается от теплоносителя непосредственно высушиваемому веществу. Для получения материала необходимого качества особое внимание должно уделяться технологическому режиму сушки, правильному выбору параметров теплоносителя и режиму процесса (выбор оптимальной температуры нагрева материала, его влажности и т.д.). Оптимальный режим сушки, влияющий на технологические свойства материала, зависит от связи влаги с материалом.

По мере удаления влаги с поверхности материала за счет разности концентрации влаги внутри материала и на его поверхности, происходит движение влаги к поверхности путем диффузии. В некоторых случаях имеет место так называемая термодиффузия, когда движение влаги внутри материала происходит за счет уменьшения разности температур на поверхности и внутри материала. При конвективной сушке оба процесса имеют противоположное направление, а при сушке токами высокой частоты - одинаковое.

При сушке некоторых материалов до низкой конечной влажности тепло расходуется не только на подогрев материала и испарение влаги из него, но и на преодоление связи влаги с материалом. В большинстве случаев при сушке удаляется водяной пар, однако, в химической промышленности иногда приходится удалять пары органических растворителей. Независимо от того, какая жидкость будет испаряться, закономерности процесса те же.

cyberpedia.su

Обезвоживание осадков сточных вод

Обезвоживание осадков может осуществляться в естественных условиях на иловых площадках, либо при помощи механических устройств.

Механическое обезвоживание осадков

В настоящее время механическое обезвоживание осуществляется тремя способами:

вакуум-фильтрование;
на фильтр-прессах;
не центрифугах

Обезвоживание на вакуум-фильтрах

Конструктивно вакуум-фильтры подразделяются на 3 типа:

- барабанные;

- ленточные;

- дисковые.

Барабанные вакуум-фильтры

Представляют собой вращающийся горизонтально расположенный барабан, частично погруженный в корыто с осадком. Барабан имеет боковые стенки (две) – внутреннюю сплошную и наружную перфорированную, обтянутую фильтровальной тканью.

Внутренняя плоскость барабана разделена продольными радиальными перегородками на несколько изолированных секций. Барабан медленно вращается. Совершая один оборот за 4 – 7 минут. При вращении барабана часть секций погружается в осадок и в этих секциях создается вакуум. Под действием вакуума осадок налипает на фильтровальную ткань и происходит отделение воды от осадка.

Удаление налипшего осадка осуществляется ковшом и продувкой воздухом или паром. Для улучшения фильтрующей способности ткани, ее через 8 – 24 часа регенерируют промывкой кислотой.

«+» - возможность обработки осадков без выделения песка и неприятного запаха;

«-» - сложность управления;

- низкая надежность;

- невозможность использования органических ферментов для кондиционирования осадков;

- громоздкость;

- повышенный расход электроэнергии;

- загрязненность окружающей среды.

К этому же следует добавить, что ля нормальной работы вакуум-фильтров необходимо вспомогательное оборудование:

- вакуум насосы;

- воздуходувки;

- ресиверы;

- центробежные насосы и устройства, обеспечивающие постоянной питание вакуум-фильтры.

Ленточные вакуум-фильтры

Чаще всего применяются для обслуживания осадков производственных сточных вод.

Фильтр состоит из бесконечной резиново-тканевой ленты, натянутой на двух барабанах, и фильтровального стола.

В центре стола имеется щелевое отверстие. Которое сообщается с вакуум-камерой. Для пропуска жидкости лента имеет сквозные прорези.

Фильтрат отводится с внутренней стороны ткани через пазы и отверстия, далее поступает в вакуум-камеру и отводящий трубопровод.

Дисковые вакуум-фильтры

Состоит из горизонтального вращающегося вала с установленными на ней дисками. Частично погруженными в корыто с осадком.

Принцип действия аналогичен барабанному.

Обезвоживание на фильтр-прессах

В последнее время эти сооружения получают достаточно широкое распространение, по сравнению с вакуум-фильтрами они позволяют получить осадки меньшей влажности при прочих равных условиях.

Конструктивно фильтр-прессы подразделяются на:

- рамные;

- камерные;

- мембранно-камерные;

- ленточные;

- барабанные;

- винтовые (шнековые).

Рамный фильтр – пресс

Представляет собой набор вертикально расположенных чередующихся плит и рам, между которыми проложена фильтровальная ткань.

Фильтры имеют низкую пропускную способность, выгрузка осадка производится вручную. В последнее время практически не применяется.

Камерные фильтр – прессы

Состоит из нескольких фильтрованных плит и фильтрующей ткани, протянутой между ними с помощью направляющих роликов. Плиты связаны между собой вертикальными опорами, воспринимающими нагрузку от давления внутри фильтрованных плит.

Ткань поддерживается в натянутом состоянии при помощи гидравлических устройств.

Фильтровальные плиты состоят из двух частей: верхней и нижней.

Верхняя представляет собой камеру фильтрата, покрытую перфорированным листом с фильтровальной тканью.

Нижняя часть представляет собой раму, которая при сжатии плит образует камеру фильтрования, в которую подается осадок.

Принцип действия:

В камеру по коллектору подеется осадок и воздух;
Осадок отжимается диафрагмой, для чего в полость нагнетается вода под давлением;
После этого плиты раздвигаются, фильтровальная ткань перемещается, кек снимается ножами, ткань промывается и регенерируется в специальные камеры.

studfiles.net

Кондиционирование осадков

Под кондиционированием осадков обычно понимают такой вид обработки, при котором осадок изменяет структуру и формы связи воды, благодаря чему лучше обезвоживается. Иными словами, кондиционирование осадков — это процесс подготовки осадков к механическому обезвоживанию.[ ...]

В качестве метода кондиционирования осадков наибольшее распространение получила реагентная обработка. Тепловая обработка, жидкофазное окисление, замораживание и оттаивание пока широкого распространения не получили.[ ...]

Реагентная обработка изменяет структуру осадка и улучшает его способность отдавать влагу.[ ...]

Для реагентной обработки обычно применяют коагулянты и флоку-лянты минерального и органического происхождения. Из минеральных коагулянтов чаще всего применяют соли железа, алюминия и известь. Применяют также сочетание коагулянтов, например хлорного железа с известью. Вместо кристаллического хлорного железа можно применять его раствор, являющийся отходом химических производств; вместо сульфата железа — сульфат оксида железа и хотя для обработки осадков требуются при прочих равных условиях большие дозы сульфата оксида железа, применение его целесообразно, поскольку продукт этот дешевый.[ ...]

Для обработки некоторых видов осадков применяют только оДну известь. Так, для кондиционирования осадков сточных вод предприятий, обрабатывающих цветные металлы, доза извести составляет 2%. В зарубежной практике имеется опыт регенерации извести из Золы, образующейся при сжигании обезвоженных осадков.[ ...]

Применяемые в настоящее время минеральные коагулянты относительно дефицитны и дороги. Кроме того, их применение вызывает определенные трудности в эксплуатации установок кондиционирования: они коррозионны и относительно сложны в транспортировании, хранении, приготовлении и дозировании.[ ...]

Достаточно широкое применение за рубежом находят синтетические флокулянты. Они обеспечивают довольно высокий эффект кондиционирования и снижают расходы на эксплуатацию установок.[ ...]

Различают катионные, анионные и неионные флокулянты.[ ...]

В отечественной практике довольно широкое применение при обработке осадков находит синтетический флокулянт — полиакриламид (ПАА). Он применяется при обработке осадков сточных вод аккумуляторных заводов, цехов гальванических покрытий машиностроительных заводов, систем газоочистки конвертерных печей и пр.[ ...]

Наиболее эффективно применение синтетических флокулянтов при последующей обработке осадков на центрифугах. В зависимости от вида осадка доза флокулянтов составляет 0,05—0,4%. Обезвоживание идет достаточно глубоко, и влажность обезвоженного осадка может достигать 40—50%.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Аналогичные главы в дргуих документах:

Вернуться к оглавлению

ru-ecology.info