СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКА Российский патент 2001 года по МПК C02F11/14 C02F1/56 

Изобретение относится к области обработки промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод и может быть использовано при отделении взвешенных частиц размером менее 5 мкм, в том числе и активного ила из сточных вод.

Для отделения взвешенных частиц из сточных вод используют следующие методы: отстаивание в поле сил гравитации, отстаивание в поле центробежных сил, флотация и фильтрация через слой взвешенного осадка и зернистого материала. Предпочтительно, отстаивание в поле центробежных сил и фильтрацию через ткань применяют при обработке малых объемов сточных вод, когда существенно выделить и сохранить получаемый осадок. Флотацию в основном применяют при необходимости удаления легких и высокодисперсных взвесей, медленно оседающих в поле гравитационных или центробежных сил, но легко удаляющихся совместно с пузырьками проходящего через жидкость газа при наличии в жидкости веществ, изменяющих смачиваемость частиц взвеси. Фильтрацию через слой зернистого материала проводят при окончательной очистке сточных вод, предварительно очищенных другими способами.

Отстаиванием, флотацией, центрифугированием и фильтрацией могут быть удалены взвешенные частицы крупностью более 5 мкм. Для удаления более мелких частиц в очищаемую воду вводят коагулянты и/или флокулянты. Коагулянты (сернокислый глинозем, железный купорос, хлорное железо) гидролизуются в воде с образованием хлопьев гидроксидов, которые сорбируют тонкодисперсные загрязнения, включая и коллоидные. При введении в воду коагулянтов необходимо доведение в воде величины pH до значения, обеспечивающего полноту гидролиза коагулянта и выпадение хлопьев гидроксида. Флокулянты (полиакриламид, активированная кремниевая кислота) способствуют образованию более крупных и более прочных хлопьев или интенсифицируют процесс самокоагуляции частиц, загрязняющих сточные воды. Действие флокулянтов основано на сорбировании полимерными макромолекулами взвешенных частиц или хлопьев гидроксидов со связыванием их в рыхлые крупные сетчатые трехмерные агрегаты, осаждающиеся со значительно большей скоростью, чем отдельные частицы взвеси. В процессе осаждения указанные рыхлые крупные сетчатые трехмерные агрегаты сталкиваются друг с другом. При этом происходит укрупнение агрегатов и увеличение скорости их осаждения.

В настоящее время известны способы обезвоживания осадка первичных и вторичных отстойников путем обработки его флокулянтом с последующим физическим воздействием (гравитационным, тепловым, жидкофазным окислением).

Известен способ (SU, авторское свидетельство 346233, C 02 F 1/52, 1992) обезвоживания осадка. Согласно известному способу в сточную воду добавляют флокулянт с последующим отстаиванием смеси. Выпавший осадок удаляют в сборник иловой насосной станции.

Известен также способ (SU, авторское свидетельство 713831, C 02 F 1/52, 1980) обезвоживания осадка, включающий введение флокулянта в суспензию с последующим отделением обезвоженного физическим действием (нагревом) осадка.

Недостатком известных способов следует признать не оптимальность выбора используемого флокулянта, а также не оптимальность условий его применения.

Известен способ обезвоживания осадка с предварительным выбором флокулянта, используемого для обработки осадка (см. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. М., "Химия", 1989, стр. 357 - 367), причем выбор флокулянта осуществляют с учетом содержания органической и неорганической фаз в осадке. Для осадков с высоким содержанием органических веществ (зольность 25-50%) рекомендовано использовать только катионные флокулянты, для осадков с зольностью от 55 до 65% рекомендовано комбинировать катионные и анионные флокулянты, для осадков с зольностью 65-70% рекомендовано использовать анионные флокулянты.

Однако выбор конкретного флокулянта, условия его введения, а также условия проведения процесса обезвоживания осадка при этом не учтены.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке процесса, позволяющего наиболее полно выделить воду из осадка.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в увеличении производительности аппаратов обезвоживания, чистоты отделяемой воды и снижении влажности обезвоженных осадков.

Для достижения указанного технического результата предварительно проводят отбор пробы осадка из отстойника, определяют зольность пробы, а также потерю влаги при высушивании, по итогам определения зольности пробы определяют вид флокулянта (катионный или анионный), готовят исходный раствор, по меньшей мере, одного флокулянта, относящегося к ранее определенному виду, к отобранным из того же отстойника пробам добавляют различные количества, по меньшей мере, одного из ранее отобранных флокулянтов, поочередно заливают в прессовальную емкость пробы с добавками флокулянта и проводят поршнем сжатие пробы осадка с флокулянтом, изменяя в каждой пробе дозу флокулянта и/или концентрацию раствора флокулянта, и/или условия перемешивания пробы осадка и дозы флокулянта, и/или давление поршня на осадок, и/или скорость подачи поршня, и/или время выдержки поршня в полностью погруженном положении с последующим определением влажности полученного в результате прессования остатка твердой фазы осадка, определяют зависимость измеренной влажности остатка твердой фазы от перечисленных параметров и выбирают оптимальное сочетание параметров, при этом оптимальное сочетание параметров используют при физическом воздействии на осадок. Возможно дополнительное определение количества воды, освобождающейся при смешении пробы осадка с раствором флокулянта. Предпочтительно вводить поршень в горизонтально расположенную прессовальную емкость. Преимущественно, характеристики движения прессовального поршня выбирают под имеющееся оборудование. Это уменьшает количество исследуемых параметров процесса и сокращает время выбора оптимальных условий.

Выбор оптимальных условий обезвоживания осадка может быть осуществлен с использованием лабораторного штемпельного пресса (см. чертеж) На чертеже приняты следующие обозначения: поддон 1 для сбора фильтрата, держатель 2 прессовальной емкости, кронштейн 3 держателя, штемпель 4, установочная линейка 5, манометр 6, поворотная рукоятка 7 редуктора давления, рычаг 8 пуска, поворотная рукоятка 9 регулировки давления, корпус 10 прессовальной емкости, нижняя круглая пластина 11 отвода фильтрата, фильтровальная бумага 12, фильтровальная ткань 13, слой 14 обезвоженного осадка (кек).

С использованием вышеуказанного лабораторного устройства способ может быть реализован следующим образом.

Предварительно из отстойника берут пробу осадка. Определяют по методу абсолютного сухого вещества путем прогрева осадка на воздухе при температуре 104^oC в течение 2 часов влажность осадка (95%) и путем сжигания зольность (49%). Поскольку осадок содержит 51% органических веществ, то желательно использовать катионные флокулянты.

Для исследования были отобраны катионные флокулянты A3, A4, A5, B3, B4 на основе поликремниевой кислоты, причем буква обозначает молекулярную массу, в цифра характеризует степень катионной активности.

Для каждого флокулянта были проведены исследования на одних и тех же характеристиках процесса (объем осадка - 250 мл, доза флокулянта - 4 кг/т а. с.в. осадка, форма введения флокулянта - 0,1% водный раствор, давление прессовального штемпеля - 14 атм, скорость движения прессовального штемпеля - 0,01 м/мин без выдержки штемпеля в конце хода прессования). Контроль осуществляли по влажности кека и объему выделившегося фильтрата. Результаты приведены в табл. 1.

Из данных таблицы 1 следует, что наиболее предпочтительно использовать флокулянт A5. Наиболее низкие характеристики по влажности кека и объему выделившегося фильтрата у флокулянта A3. Однако по итогам первой серии экспериментов нельзя исключать его из дальнейшего исследования, поскольку, возможно, используемые режимы не соответствуют флокулянту A3.

Во второй серии экспериментов был изменен параметр - содержание флокулянта - вместо 4,0 кг/т а.с.в. использовали 4,5 кг/т а.с.в. Результаты приведены в табл. 2.

Из совместного анализа данных табл. 1 и 2 следует, что флокулянт A5 наиболее удовлетворяет требованиям, а флокулянт A3 можно исключить из дальнейшего рассмотрения.

Аналогичным образом изменяя остальные параметры процесса получают оптимальные условия проведения обезвоживания осадка.

После определения оптимальных условий процесса обезвоживания осадка в резервуар с осадком вводят в ранее выбранных условиях рассчитанное количество флокулянта и затем на имеющемся оборудовании проводят обезвоживание обработанного флокулянтом осадка.

В результате реализации изобретения используемое оборудование работает с максимальной производительностью, фильтрат содержит минимальное количество загрязнений, а кек содержит минимально возможное количество влаги.

Изобретение относится к обработке промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод и может быть использовано при отделении взвешенных частиц размером менее 5 мкм, в том числе и активного ила из сточных вод. Предварительно проводят отбор пробы осадка из отстойника. Определяют зольность пробы, а также потерю влаги при высушивании. По итогам определения зольности пробы определяют вид флокулянта. Готовят исходный раствор, по меньшей мере, одного флокулянта, относящегося к ранее определенному виду. К отобранным пробам добавляют различные количества, по меньшей мере, одного из ранее отобранных флокулянтов. Поочередно заливают в прессовальную емкость пробы с добавками флокулянта и проводят поршнем сжатие пробы осадка с флокулянтом, изменяя в каждой пробе дозу флокулянта и/или концентрацию раствора флокулянта, и/или условия перемешивания пробы осадка и дозы флокулянта, и/или давление поршня на осадок, и/или скорость подачи поршня, и/или время выдержки поршня в полностью погруженном положении с последующим определением влажности полученного в результате прессования остатка твердой фазы осадка. Определяют зависимость измеренной влажности остатка твердой фазы от перечисленных параметров и выбирают оптимальное сочетание параметров, при этом оптимальное сочетание параметров используют при физическом воздействии на осадок. Технический эффект - увеличение производительности аппаратов обезвоживания, чистоты отделяемой воды и снижение влажности обезвоженных осадков. 3 з.п.ф-лы, 2 табл., 1 ил.

1. Способ обезвоживания осадка, включающий обработку его флокулянтом с последующей физической обработкой осадка, отличающийся тем, что предварительно проводят отбор пробы осадка из отстойника, определяют зольность пробы, а также потерю влаги при высушивании, по итогам определения зольности пробы определяют вид флокулянта, готовят исходный раствор, по меньшей мере, одного флокулянта, относящегося к ранее определенному виду, к отобранным из того же отстойника пробам добавляют различные количества, по меньшей мере, одного из ранее отобранных флокулянтов, поочередно заливают в прессовальную емкость пробы с добавками флокулянта и проводят поршнем сжатие пробы осадка с флокулянтом, изменяя в каждой пробе дозу флокулянта, и/или концентрацию раствора флокулянта, и/или условия перемешивания пробы осадка и дозы флокулянта, и/или давление поршня на осадок, и/или скорость подачи поршня, и/или время выдержки поршня в полностью погруженном положении с последующим определением влажности полученного в результате прессования остатка твердой фазы осадка, определяют зависимость измеренной влажности остатка твердой фазы от перечисленных параметров и выбирают оптимальное сочетание параметров, при этом оптимальное сочетание параметров используют при физическом воздействии на осадок. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно определяют количества воды, освобождающейся при смешении пробы осадка с раствором флокулянта. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поршень вводят в горизонтально расположенную прессовальную емкость. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что характеристики движения прессовального поршня выбирают под имеющееся оборудование.