Методическое пособие 437
.pdfРис. 11. Схема подготовки осадка перед меха ническим обезвоживанием [1, с. 50 6]:
1 - метантенк; 2 - дробилка; 3 - подача воды; 4 - подача сжатого воздуха, 5 - промывка осадка; 6 - уплотнитель; 7 - плунжерные насосы; 8 - резервуар уп-
лотненного осадка; 9 - подача коагулянта; 10 - отделение к оагулирования; 11 - винтовые (шнековые) насосы; 12 - фильтр-пресс; 13 - транспортер обезвоженного осадка; 14 - смеситель коагулянта с осадком; 15 - отвод фильтрата
Из уплотнителя промытый осадок влажностью 94 – 96 % удаляется при помощи насосов. Перед п одачей на вакуум-фильтр или фи льтр-пресс осадок подвергается кондиционированию. В качестве реагентов об ычно применяют хлорное железо или сернокислое окисное железо и известь в виде 10 %-го раствора. Средняя доза железа составляет 4 – 6 % массы сухого в ещества осадка, а извести - 10 - 15 %. Части цы осадка объединяются хлопьями гидроксида железа в крупные агрегаты. В результате такой обработки удельное сопротивление осадка значительно снижа ется и осадок легче отдает воду. Р еагенты вводятся непосредственно перед подачей осадка на механическое обезвоживание.
6.3.2. Механическое обезвоживание осадков на вакуум фильтрах
Для обезвоживания осадков используют вакуум-фильтр ы, фильтр-прессы, центрифуги.
В последнее время находят применение барабанные ва куум-фильтры со сходящим полотном (рис. 12). Они выпускаются отечественной промышленностью и рядом зарубежных фирм. В этих фильтрах регенерация фильтровальной
31
ткани производится непр ерывно. Применение их особенно эффективно в тех случаях, когда осадки сто чных вод по своей структуре способ ны быстро заиливать фильтровальную ткан ь, в частности сырые осадки из первичных отстойников. В табл. 16 дана характеристика барабанных вакуум-фильтров, выпускаемых отечественной промы шленностью. Пример расчета вакуум-фильтра представлен в [5, пп 6.9, 6.17, 6.24].
Рис. 12. Барабанный вакуум-фильтр [1, с. 510]: 1-перфорированный барабан; 2 - латунная сетка; 3 - фильтров альная ткань; 4 - слой осадка; 5 - нож для съема кека; 6 - резервуар для осадка; 7 - качающаяся мешалка;8 - камеры барабана; 9 - соединительные трубки; 10 - вращающаяся часть распределительной головки; 11 - неподвижная часть распределительной
головки; 12 - подача оса дка на обезвоживание; 13 - отведение кека; I - зона фильтрования и отсоса фильтрата; II - зона съема кека; III-зо на регенерации фильтровальной ткани
|
|
|
|
|
Таблица 16 |
|
Параметры типовых вакуум-фильтров |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Наименование |
Площадь, |
Габаритные |
Диаметр, |
Длина, |
Мощность элек- |
|
м2 |
размеры, мм |
м |
м |
тродвигателя, кВт |
БОУ – 40 – 3 |
40 |
6660х4300х3640 |
3 |
4,4 |
3,4…4,1 |
|
|
|
|
|
|
БОУ – 20– 2,6 |
20 |
4750х3230х3830 |
2,6 |
2,7 |
3 |
БОУ – 10– 2,6 |
10 |
3420х3320х3415 |
2,6 |
1,35 |
2,2 |
|
|
|
|
|
|
БОУ – 5– 1,75 |
5 |
2680х2410х2650 |
1,75 |
0,96 |
1,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
Принцип работы фи льтр-пресса можно рассмотреть на примере работы фильтра ФПАКМ (рис. 13). В камеру по коллектору 9 подается осадок для обезвоживания и воздух (п оложение А) По каналам фильтрат и воздух отводятся в коллектор 11. Затем осадок отжимается диафрагмой, для чего в полость нагнетается вода под давлением (положение Б).После этого раздвигаются плиты (положение В), передвигае тся фильтровальная ткань и кек снимается с неё ножами, ткань промывается и очищается в камере регенерации ткани.
Рис. 13. Схема фильтр-пресса ФПАКМ [1, с. 51 5]:
1 - верхняя часть плиты; 2 - перфорированный лист; 3 - камера для приема фильтрата; 4 - нижняя часть плиты в виде рамы; 5 - камера для осадка; 6 - эластичная водонепроницаемая диафрагма; 7 - фильтровальная ткань; 8 и 10 - каналы; 9 - коллектор для подачи осадка; 11 - коллектор для отвода фильтрата и воздуха; 12 - полость для воды.
Фильтр-прессы ФП АКМ выпускаются поверхностью фильтрования, м2: 2,6; 5; 10; 25; 50.
Подбор вакуум-филь тров и фильтр –прессов выполняетс я по значению их производительности для р азличных осадков, приведенных в табл. 17.
Для обезвоживания осадков используют также барабанные фильтры со слоем вспомогательного вещества с площадью фильтрования соответственно 5, 10, 30, 40 м2. Слой (0,2-1,0 мм) вспомогательного вещества обычно намывают на фильтровальную ткань.
Тонкий слой вспомогательного вещества предотвращает кольматацию фильтровальной ткани осадком и обеспечивает условия полно го удаления обезвоженного осадка и вспо могательного вещества с фильтровальной ткани, а также высокое качество фильтрата. При этом повышается производительность
33
вакуум-фильтра за счет сокращения длительности фильтрования, снижаются затраты на фильтровальную ткань.
Таблица 17 Производительность вакуум-фильтров и фильтр-прессов
|
Производительность, |
Влажность кека, % |
||
|
кг сухого вещества |
|
|
|
Обрабатываемый осадок |
на 1м2 поверхности |
|
|
|
|
фильтра в 1 ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вакуум- |
фильтр- |
при вакуум- |
при фильтр- |
|
фильтров |
прессов |
фильтрации |
прессовании |
|
|
|
|
|
Сброженный осадок из пер- |
25 - 35 |
12 - 17 |
75 - 77 |
60 - 65 |
вичных отстойников |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сброженная в мезофильных |
20 - 25 |
10 - 16 |
78 - 80 |
62 - 68 |
условиях смесь осадка из |
|
|
|
|
первичных отстойников и |
|
|
|
|
активного ила, аэробно ста- |
|
|
|
|
билизационный актив- |
|
|
|
|
ный ил |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сброженная в термофиль- |
17 - 22 |
7 - 13 |
78 - 80 |
62 - 70 |
ных условиях смесь осадка |
|
|
|
|
из первичных отстойников |
|
|
|
|
и активного ила |
|
|
|
|
Сырой осадок из первичных |
30-40 |
12-16 |
72-75 |
55-60 |
|
|
|
|
|
Отстойников |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Смесь сырого осадка из |
20-30 |
5-12 |
75-80 |
62-75 |
первичных отстойников и |
|
|
|
|
уплотненного активного |
|
|
|
|
ила |
|
|
|
|
Кроме широко применяемых барабанных вакуум-фильтров, используются (в основном для обезвоживания осадков производственных сточных вод) ленточные вакуум-фильтры и листовые фильтры. Ленточные вакуум-фильтры применяют для обезвоживания быстро расслаивающихся осадков, преимущественно минерального происхождения, таких как окалина, осадки газоочисток доменного и конвертерного цехов. Фильтр (рис. 14) имеет бесконечную рези- ново-тканевую ленту, натянутую на два барабана, и фильтровальный стол. Щелевое отверстие, расположенное посередине стола, сообщается с вакуум-
34
камерой. Лента имеет поп еречные рифления и продольные с квозные прорези. Фильтровальная ткань укладывается на ленту и закрепляется в пазах резиновым шнуром. Верхняя рабочая ветвь ленты протягивается по сто лу так, что ее продольные прорези совпада ют с щелевым отверстием стола. Ф ильтрат отводится с внутренней стороны ткани по поперечным пазам и через продольные отверстия поступает в вакуум-к амеру и сборный коллектор. При фильтровании быстро осаждающиеся крупные частицы образуют подслой, который улучшает условия фильтрования и повышает пропускную способность ф ильтра.
Рис. 14. Л енточный вакуум-фильтр [1, с. 513]:
1 - фильтровальная тка нь; 2 - направляющие для фильтровальной ткани; 3- барабан; 4 - лоток для подачи осадка; 5 - фильтрова льный стол;
6- прорезиненная лента; 7 - сборный коллектор фильтрата; 8 - поперечный желоб отвода фильтрата; 9 - продольная прорезь; 10 - направляющие для ленты; 11резиновый шнур
Листовые фильтры типа ЛВАВ (листовой вертикальный автоматизированный с вибровыгрузкой осадка) могут служить для обезвоживания различных осадков.
Техническая характ еристика дисковых вакуум-фильтро в представлена в табл. 18.
35
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 18 |
||
Техническая характеристика дисковых вакуум-фильтров |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Марка |
|
|
|
|
Показатели |
|
|
||
фильтра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поверхностиПлощадь мфильтрования, |
ммдиска,Диаметр |
дисковЧисло |
ковжидкостиОбъемлрыте, |
электродвиМощностьдисков,приводагателя кВт |
размеры,Габаритные мм |
приводомсфильтра |
тяжелогонаиболее узламонтируемого (корыта) |
||
|
|
|
|
|
|
|
Масса, кг: |
||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДУ 9-1, 8-2 |
9 |
|
2 |
1500 |
3 |
2800×2900 |
4440 |
1380 |
|
|
|
|
|
|
|
×2200 |
|
|
|
|
|
1800 |
|
|
|
|
|
|
|
ДУ 18-1, 8-2 |
18 |
4 |
2500 |
3 |
3700×2900 |
5800 |
1660 |
||
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
×2200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДУ 27-1, 8-2 |
27 |
|
6 |
3500 |
3 |
4450×2900 |
6680 |
2020 |
|
|
|
|
|
|
|
×2200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДУ 34-2, 5-2 |
34 |
|
4 |
4000 |
3 |
3600×3750 |
8360 |
2450 |
|
|
|
|
|
|
|
×2840 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДУ 51-2, 5-2 |
51 |
|
6 |
6000 |
3 |
4400×3750 |
1051 |
2850 |
|
|
|
2500 |
|
|
|
×2840 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ДУ 68-2, 5-2 |
68 |
8 |
8000 |
3 |
5990×3750 |
1240 |
3340 |
||
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
×2840 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДУ 100-2, 5-2 |
100 |
|
12 |
12000 |
3 |
7665×3750 |
1757 |
4590 |
|
|
|
|
|
|
|
×2840 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Техническая характеристика ленточных вакуум-фильтров представлена в табл. 19.
36
Таблица 19 Техническая характеристика ленточных вакуум-фильтров
|
|
|
|
|
Показатели |
|
|
|
Марка |
Площадь поверхности фильтрования, |
Ширина ленты (рабочая), мм |
Длина вакуумкамеры, мм |
Скорость движения ленты, м/мин |
Мощность электродвигателя привода ленты, кВт |
Габаритные размеры, мм |
Масса, кг: |
|
вакуум- |
фильтра с приводом |
наиболее тяжелого монтируемого узла (рамы) |
||||||
фильтра |
||||||||
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЛУ-1,6-0,5- |
1,6 |
500 |
3200 |
0,8- |
3 |
5580×1970× |
3600 |
700 |
3,2 |
|
|
|
4,8 |
|
×1750 |
|
|
ЛУ-2,5-0,5- |
2,5 |
500 |
4800 |
0,8- |
3 |
7200×1970× |
4170 |
800 |
4,8 |
|
|
|
4,8 |
|
×1750 |
|
|
ЛУ-3,2-0,5- |
3,2 |
500 |
6400 |
1-6 |
5,5 |
8790×1970× |
5060 |
1000 |
6,4 |
|
|
|
|
|
×1750 |
|
|
ЛУ-4-0,5-8 |
4 |
1250 |
8000 |
1,5-9 |
5,5 |
11630×1970× |
6470 |
1500 |
|
|
|
|
|
|
2100 |
|
|
ЛУ-10-1,25- |
10 |
1250 |
8000 |
4-10 |
10 |
13360×4650× |
20760 |
6400 |
8 |
|
|
|
|
|
3500 |
|
|
Примечание: Фильтр ЛУ-10-1,25-8 изготавливается с левым (если смотреть со стороны объема осадка) расположением привода; остальные фильтры изготавливаются с левым и правым расположением привода.
Для нормальной работы вакуум-фильтров необходимо вспомогательное оборудование: вакуум-насосы, воздуходувки, ресиверы, центробежные насосы и устройства, обеспечивающие постоянное питание вакуум-фильтра.
Техническая характеристика вакуум-насосов и воздуходувок, применяемых при комплектации вакуум-фильтров приводятся в табл. 20.
Таблица 20 Техническая характеристика вакуум-насосов и воздуходувок,
применяемых при комплектации вакуум-фильтров
Марка ва- |
Производительность по всасывае- |
Потребляемая мощ- |
Завод изготовитель |
||
куум- |
мому объему, м3/мин |
ность, кВт |
|
||
насоса или |
вакуум-насос |
воздуходувка |
вакуум- |
воздухо- |
|
воздухо- |
при вакууме |
при избыточном |
насоса |
дувки |
|
дувки |
70 % |
давлении нагне- |
|
|
|
|
|
тания 0,05 МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВВН-1,5 |
1,5 |
1,5 |
3,4 |
3,3 |
Бессоновский ком- |
ВВН-3 |
3 |
3,3 |
3,5 |
5,5 |
прессорный |
ВВН-6 |
6 |
6 |
13 |
13,4 |
|
ВВН-12 |
12 |
10,4 |
18 |
21 |
|
|
|
|
|
|
Лебедянский ма- |
ВВН-25 |
25 |
25 |
58 |
63 |
шиностроительный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сумский машино- |
ВВН-50 |
50 |
53 |
100 |
120 |
строительный |
|
|
|
|
|
|
37
Схема установки барабанного вакуум-фильтра и вспо могательного оборудования показана на рис . 15. Осадок на вакуум-фильтр подается наосом через дозатор. Фильтрат вместе с воздухом из вакуум-фильтра отво дится к ресиверу. В ресивере разделяются ф ильтрат и воздух. Для создания вакуума применяют мокровоздушные вакуум-н асосы.
Рис. 15. Схема уста новки барабанного вакуум-фильтра [1, с. 511]:
1 - резервуар для осадка; 2 - насос для подачи осадка; 3 - дозатор; 4 - вакуумфильтр; 5 - ресивер; 6 - воздуходувка; 7 - вакуум-насос; 8 - насос для откачки фильтрата; 9 - резер вуар фильтрата; 10 - переливные трубопроводы;
11 - трубопр овод опорожнения; 12подача реагентов
Фильтрат из ресивер а удаляется центробежным насосом и направляется в уплотнители, так как фильтрат содержит непрореагировавшие коагулянты, способствующие лучшему уп лотнению.
При вакуум-фильтро вании вакуум составляет 40-65 кПа (300-500 мм. рт. ст.), давление сжатого воз духа для отдува осадка -20-30 кПа (0 ,2-0,3 кгс/см ).
Пропускную способность вакуум-насосов определяют из условия расхода воздуха 0,5 м3 /мин на 1 м2 площади фильтра, а расход с жатого воздуха - 0,1м3/мин на 1 м2 площади фильтра.
При проектировании установок вакуум-фильтрования осадков для их обезвоживания конечная задача расчета состоит в определении в зависимости от количества обрабатываемого осадка числа рабочих и резервных серийно выпускаемых вакуум-фильтров.
38
Таблица 21 Количество рабочих и резервных серийно выпускаемых вакуум-фильтров
и фильтр-прессов и сопутствующего оборудова ния.
Вакуум-фильтры |
Филь тр-прессы |
Вакуум-насосы |
Воздуходувки |
||||
рабочие |
резервные |
рабочие |
резервные |
рабочие |
резервные |
рабочие |
резервные |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
2 |
2 |
2 |
3 |
1 |
3 |
1 |
3 |
2 |
3 |
2 |
4 |
2 |
4 |
2 |
4 |
3 |
4 |
3 |
5 |
2 |
5 |
2 |
5 |
3 |
5 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
На очистных соору жениях некоторых городов производится механическое обезвоживание сброженных осадков (рис. 16) на бар абанных вакуумфильтрах с предварительн ой промывкой и уплотнением осадков и обработкой их химическими реагентам и.
8
Рис. 16. Схе ма процесса обработки и обезвожив ания сб роженных осадков [1, с. 525]:
1 - отстойники и уплотнители; 2 - насосная станция; 3 - метантенки; 4 - подача очищенной сточной жидкости на промывку осадка; 5 - камера смешивания осадка с очищенной сточной жидкостью; 6 - отстойник-илоуплотнитель;
7 - отвод сливной воды в головные очистные сооружения; 8 - приемный резервуар с насосной станцией перекачки осадка; 9 - дозатор-смеси тель химических реагентов с осадком; 10 - склад хранения и узел приготовлен ия раствора хлорного железа; 11 - склад извести и узел приготовления известк овой суспензии; 12 - барабанные вакуум-фильтры; 13 - конвейер обезвоженно го осадка; 14 - су-
шилки; 15 - бункер; 16 - вывоз термически высушенного осадка; 17 - отвод очищенных дымовых газов в атмосферу; 18 - воздуходувка;
19 - вакуум-насосы; 2 0 - ресивер для отделения фильтрата от воздуха; 21 - насосы для откачки фильтрата
39
Обезвоженные осадки далее направляются на сушилки. Вакуум-фильтры работают под вакуумом 0,047-0,053 МПа (350-400 мм. рт. ст) с частотой вращения барабана 0,25 об/мин. Срок службы фильтровальной ткани артикула 56023 составляет в среднем 1200 ч. В фильтрате содержится до 600 мг/л взвешенных веществ.
Производительность вакуум-фильтров составляет 17-22 кг/(м2ч) по сухому веществу осадка при влажности 78-80 %.
Механическое обезвоживание сырых осадков показало устойчивую работу вакуум-фильтров с производительностью 17—40 кг/(м2ч) и влажностью кека 67-80 % при дозе хлорного железа 2-4 % и извести 9-15 % (в пересчете на СаО) массы сухого осадка.
6.3.3.Механическое обезвоживание осадков на фильтр-прессах
Впоследнее время фильтр-прессы находят довольно широкое распространение для обезвоживания осадков сточных вод. Их применяют для обработки сжимаемых аморфных осадков. По сравнению с вакуум-фильтрами при прочих равных условиях после обработки на фильтр-прессах получаются осадки с меньшей влажностью. Фильтр-прессы применяют в тех случаях, когда осадок направляют после обезвоживания на сушку или сжигание или когда необходимо получить осадки для дальнейшей утилизации с минимальной влажностью.
Различают рамные, камерные, мембранно-камерные, ленточные, барабанные и винтовые (шнековые) фильтр-прессы.
Фильтр-прессы ФПАКМ (фильтр-пресс автоматизированный камерный модернизированный, рис. 13) находят довольно широкое распространение. Они
выпускаются промышленностью серийно и имеют площадь поверхности фильтрования 2,5-50 м2.
Технологическая схема процесса фильтр-прессования осадков показана на рис. 17. Осадок из резервуара под вакуумом перепускается в монжус. После заполнения монжуса задвижки 6 и 9 закрываются, а задвижки 5 и 12 открываются и включается компрессор, при котором осадок из монжуса выдавливается
вфильтр-пресс, где обезвоживается.
При необходимости перед подачей на фильтр-пресс в осадок вводятся химические реагенты - хлорное железо, известь, полиакриламид и др.
Наиболее эффективно обезвоживаются на камерных фильтр-прессах осадки производственных сточных вод минерального происхождения. Осадки городских сточных вод обезвоживаются хуже.
40