СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ КОАГУЛИРОВАННОГО ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2002 года по МПК C02F11/12 C02F11/14 

Изобретение относится к способу обезвоживания осадка, образующегося при очистке сточных вод, преимущественно городских сточных вод, с помощью фильтр-прессов, прежде всего камерных и мембранных фильтр-прессов, с применением при кондиционировании осадка водорастворимых полиэлектролитов в качестве коагулянтов.

Наряду с переработкой в сельском хозяйстве необходимую утилизацию осадка сточных вод осуществляют его термической обработкой путем сжигания или деаэрации и газификации, однако преимущественно его вывозят на свалку.

В составе осадка сточных вод присутствует очень высокая доля воды, в связи с чем и перед вывозом на свалку, и перед термической обработкой содержание твердого вещества в осадке повышают по меньшей мере в одну стадию механического обезвоживания, предпочтительно с применением ленточных пресс-фильтров, центрифуг или напорной фильтрации. Прежде всего для повышения эффективности обезвоживания в фильтр-прессах предварительно сконцентрированный уплотнением осадок необходимо кондиционировать путем его дальнейшей обработки. С этой целью осадок сточных вод подвергают сначала хлопьеобразованию с использованием органических полимерных коагулянтов, преимущественно высокомолекулярных катионных полиэлектролитов, а затем в периодическом режиме обезвоживанию в камерных или мембранных фильтр-прессах.

Согласно ЕР-В 19176 процесс обезвоживания можно проводить в две стадии. Сначала коагулированный осадок обезвоживают в барабанном грохоте или на отдельных ленточных ситах и накапливают в промежуточном сборнике, откуда его затем поршневым мембранным насосом или эксцентриковым червячным насосом подают в камерный фильтр-пресс, где его подвергают фильтрации под давлением до 15 бар. Благодаря предварительному обезвоживанию этот способ характеризуется более короткой продолжительностью обработки загружаемого порциями осадка в камерном фильтр-прессе. Однако указанный выигрыш во времени сводится на нет из-за длительного осуществления операций на первой стадии этого способа.

В статье V. Zees, Т. Clausdorf и G.Gerardts, опубликованной в журнале "gfw-wasser/abwasser" 126 (1985), стр.124-130, дополнительно констатируется тот факт, что после кондиционирования осадка сточных вод и отделения надосадочного слоя воды коагулированный осадок может быть обезвожен в камерном фильтр-прессе лишь в ограниченной степени, поскольку хлопья не обладают достаточной для этого стабильностью.

В книге изд-во TK-Verlag, Neuruppin, 1998, стр.266 говорится, что преимущества, связанные с кондиционированием осадка сточных вод с применением полимерных коагулянтов для его подготовки к обезвоживанию на фильтр-прессах, проявляются лишь в том случае, когда не предъявляется высоких требований к стойкости коагулированного осадка к сдвиговым усилиям.

В соответствии с этим в заявке ЕР-А 151747 был предложен способ обезвоживания, согласно которому к подаваемому на обработку количеству осадка в зависимости от его плотности добавляют дозированное количество коагулянтов и предварительно обработанный таким путем осадок направляют непосредственно в камерный фильтр-пресс. При продолжительности отжима, составляющей 3 ч, на выходе из фильтр-пресса получают обезвоженный осадок с содержанием сухого вещества 30-40 мас.%.

Кроме того, при таком режиме работы одновременно протекает определенный негативный процесс, состоящий в том, что при напорной фильтрации происходит преимущественно не столько отделение от хлопьев осадка трудно удаляемой воды, сколько та часть воды коагулированной смеси осадка, от которой в результате коагуляции уже была отделена взвесь, также подвергается фильтрации через образующийся и уплотняющийся под действием давления слой, обладающий фильтрующим действием. Поэтому этот широко распространенный способ обезвоживания осадка сточных вод в камерных фильтр-прессах связан со значительными техническими и экономическими недостатками.

В DE-OS 3820110 описан способ, согласно которому кондиционирование осадка сточных вод осуществляют с использованием по меньшей мере двух органических полимерных коагулянтов с низкой и высокой молекулярной массой, при этом коагулированный осадок можно в свою очередь частично обезвоживать до подачи в камерный фильтр-пресс.

Согласно заявке WO 88/03048 предварительное обезвоживание происходит на расположенных в несколько ярусов ленточных ситах, с которых осадок без перекачивания насосами поступает в шламосборник.

Из патента US 4861492 известен далее способ, в котором осадок сточных вод коагулируют добавлением полимерных коагулянтов, осаждают и после этого в течение по меньшей мере 2-х минут дают отстояться без приложения механических нагрузок. Затем надосадочный слой сточной воды декантируют, а уплотнившийся осадок обезвоживают в фильтр-прессе с дополнительным добавлением коагулянтов. Этот способ связан с дополнительными затратами на оборудование для декантации, а также с затратами времени и требует применения добавок для стабилизации осадка в хлопьевидном состоянии.

В другом способе, описанном в Chem. Ing. Techn. 66, 9 (1994), стр. 1222-1223, процесс коагуляции предварительно обогащенного флотационным углем и золой осадка сточных вод протекает под давлением в герметичном коагуляторе, при этом коагулированный осадок должен поступать в фильтр-пресс без дополнительного механического воздействия, а в течение всего цикла загрузки должна быть обеспечена минимальная потеря давления в фильтре, т.е. должно быть обеспечено минимальное гидравлическое сопротивление фильтра.

В докладе J. T. Shah, сделанном на конференции, посвященной проблемам очистки промышленных сточных вод [см. материалы 44-ой Конференции по проблемам очистки промышленных сточных вод (44^th Purge Industrial Waste Conference Proceedings), 1990, изд-во Lewis Publishers, Inc., Chelsea Michigan 48118, 1989 (1990), стр.513-518], говорится о возможностях оптимизации технологии обезвоживания в камерных фильтр-прессах путем ступенчатого повышения давления в процессе обезвоживания, что позволяет повысить содержание твердого вещества в фильтровальном кеке.

В описании к полезной модели DE 9307712 U1 описан применяемый для обезвоживания осадка сточных вод фильтр-пресс особой конструкции, в котором служащий для дополнительного уплотнения осадка сжатый воздух используется затем для выдувания обезвоженного осадка. Такая конструкция этого фильтр-пресса должна согласно указанной публикации снизить расход сжатого воздуха.

В описании к полезной модели DE 9320903 U1 описано фильтровальное устройство для жидкостей, в частности для воды в плавательных бассейнах, у которого фильтруемая жидкость отсасывается из резервуара через фильтрующие элементы с намывным фильтрующим слоем. Такая конструкция фильтровального устройства должна согласно этой публикации повысить эффективность очистки, т.е. эффективность удаления и утилизации израсходованного фильтровального вспомогательного вещества и сократить необходимый для этого расход воды.

В заявке DE 3617519 А1 описаны способ, а также устройство для удаления остаточных загрязнений из предварительно осветленной жидкости напитков, при этом используется фильтр-пресс с намывными слоями фильтровальных вспомогательных веществ. Существенная отличительная особенность предлагаемого в вышеуказанной публикации решения состоит при этом в особой структуре регенерируемого слоя фильтровального вспомогательного вещества, намывание которого обеспечивается за счет движения потока с определенной скоростью. Фильтрация в фильтр-прессе происходит обычным путем под давлением.

В заявке DE 4119167 А1 описаны способ определения показателей и параметров, существенных для расчета технических характеристик и размеров фильтр-прессов, а также устройство для осуществления этого способа. При этом речь идет о способе измерения, в котором в фильтровальной камере создают гидростатический напор, соответствующий действовавшему перед этим напору при фильтрации, который непрерывно контролируют с целью регистрации характерного для конца процесса фильтрации падения давления.

В патенте US 5275740 описаны способ и устройство для контроля давления осадка сточных вод в фильтр-прессе и прежде всего для контроля конечного давления периодически повторяющихся в автоматическом режиме циклов фильтрации с целью одновременной оптимизации процесса загрузки фильтр-пресса и поддержания создаваемого насосом напора на постоянном уровне. В этом случае фильтрация в фильтр-прессе также происходит известным образом под давлением.

В JP 07124600 А описаны способ и устройство для обработки органического шлама, который сначала коагулируют органическим полимерным коагулянтом, а затем обезвоживают в фильтр-прессе с помощью безнапорной или гравитационной фильтрации, т.е. только под действием гидростатического напора подаваемого в фильтр-пресс шлама.

Осадок городских сточных вод обладает различными и нередко отчасти неравномерными свойствами, что зависит от количества и типа содержащихся в нем органических и неорганических компонентов и что сказывается на его поведении при обезвоживании, прежде всего при коагуляции диспергированных твердых веществ органическими коагулянтами, а также при фильтрации. Поэтому при обезвоживании в камерных фильтр-прессах осадка сточных вод, прежде всего городских сточных вод, необходимо оптимизировать и взаимно согласовать отдельные протекающие при этом процессы. По этой причине наряду с выбором соответствующих коагулянтов и оборудования управлять процессом обезвоживания должны автоматизированные системы, которые обеспечивают дозированное добавление коагулянта к осадку со стороны нагнетания или всасывания грязевого насоса и оптимизацию хлопьеобразования с помощью флокуляционного зонда с регулированием энергии перемешивания. Кроме того, электронное управление подачей осадка при загрузке камерного фильтр-пресса на стадии загрузки, а также на более продолжительной стадии напорной фильтрации осуществляется таким образом, чтобы при обычной на сегодняшний день начальной производительности по загружаемому материалу, составляющей 0,15-0,30 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час, предотвратить путем соответствующего регулирования слишком быстрое возрастание давления, поскольку в противном случае будет происходить слишком интенсивное, необратимое уплотнение образующегося фильтровального кека и, как следствие, будет снижаться эффективность процесса обезвоживания. Производительность по обезвоживанию осадка сточных вод при осуществлении таких способов составляет в настоящее время не более 6 м³ осадка на 1 м³ объема фильтра в час, соответственно не более 0,09 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час.

Таким образом, отличительная особенность известных способов обезвоживания состоит в том, что подача осадка насосами на первой стадии фильтрации уже сопровождается созданием в системе динамического напора, величина которого увеличивается из-за протекающего одновременно с этим процессом как его следствие уплотнения образующегося фильтровального кека вследствие повышения гидравлического сопротивления при фильтрации.

Вследствие этого известные способы обезвоживания осадка сточных вод в камерных фильтр-прессах представляют собой сложные технологические процессы, состоящие из нескольких операций, или столь же дорогостоящие и трудоемкие технологии, поскольку их осуществляют раздельно в несколько стадий.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать простой в осуществлении способ обезвоживания осадка сточных вод или осадка и шлама иного происхождения и иных типов, который отвечал бы требованиям более совершенных технических условий и позволил бы снизить затраты. Задача изобретения состояла, в частности, в разработке способа отделения воды, которая содержится в осадке после его кондиционирования полимерами и из которой удалены диспергированные твердые вещества, без нарушения стойкости коагулированного осадка к сдвиговым усилиям и без проявления остальных недостатков, присущих осуществляемым по отдельности стадиям. Еще одна задача изобретения состояла также в том, чтобы при необходимости усовершенствовать пластинчатые фильтры, сделав их пригодными для осуществления предлагаемого способа обезвоживания, предпочтительно для повышения эффективности процесса загрузки пластинчатого фильтра.

Поставленные задачи достигаются способом обезвоживания коагулированного осадка сточных вод, обработанного по меньшей мере одним органическим полимерным коагулянтом и необязательно другими добавками на пластинчатом фильтре с использованием гидростатической фильтрации, в котором согласно изобретению коагулированный осадок сточных вод загружают в пластинчатый фильтр с начальной производительностью по загружаемому материалу не менее 0,3 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час, в пластинчатом фильтре гидростатической фильтрацией от обработанного коагулированного осадка сточных вод отделяют основное количество воды и после этого частично обезвоженный осадок сточных вод подвергают напорной фильтрации, причем пластинчатый фильтр имеет спускную систему для фильтрата, позволяющую сливать фильтрат с максимальной скоростью потока 1,0 м/с.

Гидростатической фильтрацией от обработанного коагулированного осадка сточных вод может отделяться по меньшей мере 50 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 60 мас.%, прежде всего по меньшей мере 70 мас.% воды.

Спускная система для фильтрата в пластинчатом фильтре может быть закрытой.

Предпочтительно фильтрат отводят из пластинчатого фильтра по открытой спускной системе для фильтрата.

В свою очередь открытая спускная система для фильтрата может состоять из отдельных боковых стоков в отдельных плитах фильтра и/или по меньшей мере из одного сборного канала.

В предпочтительном варианте способа пластинчатый фильтр представляет собой камерный фильтр-пресс.

Пластинчатый фильтр может также представлять собой мембранный фильтр-пресс.

В процессе напорной фильтрации производительность по загрузке пластинчатого фильтра предпочтительно составляет менее 0,3 м³ осадка сточных вод на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час, при этом максимальный напор составляет от 10 до 20 бар.

Площадь поверхности плит пластинчатого фильтра может составлять не менее 1 м².

Согласно настоящему изобретению в способе обезвоживания может применяться осадок городских и/или производственных сточных вод с содержанием твердого вещества от 0,5 до 15 мас.%.

Согласно информации, приведенной в справочнике ATV-Handbuch изд-во Ernst & Sohn Verlag, Berlin, 4-е изд., 1996, стр.357 и 358, применяемые в настоящее время камерные фильтр-прессы имеют такое устройство, что не содержащий твердых веществ фильтрат отводится по отводящим каналам, соответственно по сборным каналам в пакете плит фильтр-пресса снизу, а ближе к концу процесса фильтрации - дополнительно сверху. В журнале "Abwassertechnik", 2, 1991, стр. 44-48 говорится о том, что при высокой удельной пропускной способности характеризуемые как гидравлическое сопротивление гидравлические условия, преобладающие в отводящих каналах для фильтрата, являются определенным ограничением, накладываемым на систему обезвоживания, т.е. являются ее "узким местом".

Кроме того, согласно вышеуказанному справочнику ATV-Handbuch известны камерные фильтр-прессы с открытыми или незамкнутыми стоками для фильтрата, у которых фильтрат стекает из отдельных плит по боковым стокам, обычно с одной стороны. Подобные камерные фильтр-прессы не используют при обезвоживании осадка сточных вод прежде всего по причине неприятного запаха, которым обладают газы или аммиак, выделяющиеся в процессе брожения при необходимом в определенных случаях кондиционировании известью.

Разработка настоящего изобретения позволила значительно повысить эффективность обезвоживания осадка сточных вод. В соответствии с этим способом осадок сточных вод кондиционируют с использованием по меньшей мере одного органического коагулянта и необязательно других добавок, после чего обработанный и коагулированный осадок загружают в пластинчатый фильтр, который ниже называется также фильтр-прессом и который представляет собой камерный, мембранный либо рамный фильтр-пресс. В этом фильтр-прессе происходит гидростатическая фильтрация с отделением от обработанного коагулированного осадка основного количества воды, после чего частично обезвоженный осадок подвергают напорной фильтрации. На первой стадии, т.е. на стадии гидростатической фильтрации, удаляют по меньшей мере 50 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 60 мас.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 70 мас.% воды.

Основная идея изобретения состоит в том, что при гидростатической фильтрации коагулированного осадка сточных вод практически не содержащую недиспергированной твердой фракции воду, содержащуюся в смеси коагулированного осадка, можно легко отделить в пластинчатом фильтре в том случае, если загрузить коагулированную твердую фракцию вместе с содержащейся водой в камерный фильтр-пресс и подвергнуть ее в этом фильтр-прессе указанной простой фильтрации без приложения создаваемой механическими средствами сжимающей нагрузки.

Кроме того, согласно изобретению было установлено, что количество подаваемого в фильтр-пресс коагулированного осадка на начальной стадии процесса фильтрации, т.е. во время гидростатической фильтрации, можно существенно увеличить по сравнению с обычным процессом загрузки фильтр-пресса.

Для осуществления предлагаемого в изобретении способа используют фильтр-прессы с отводящими каналами для фильтрата, по которым обеспечивается отекание фильтрата с максимальной скоростью 1,0 м/с. Таким образом, преимущественно используют пластинчатые фильтры (фильтр-прессы), позволяющие отводить фильтрат по стокам с большой площадью поперечного сечения, или пластинчатые фильтры, имеющие открытые стоки для фильтрата, соответственно открытые спускные системы для фильтрата, состоящие из отдельных стоков и/или сточных коллекторов и при необходимости других сточных элементов, благодаря чему поток фильтрата может в каждом случае стекать с максимальной скоростью 1,0 м/с. Подобные пластинчатые фильтры известны, однако до сих пор их использовали в иных целях.

Помимо этого, можно также модифицировать пластинчатые фильтры с закрытыми или замкнутыми стоками для фильтрата таким образом, чтобы у них имелись только частично или дополнительно открытые стоки для фильтрата, что исключает превышение указанного предельного значения скорости потока фильтрата. Еще одно усовершенствование предлагаемого в изобретении способа заключается, например, также в том, что при необходимости увеличивают поперечное сечение сборных каналов для фильтрата, образованных угловыми отверстиями в плитах фильтр-пресса, расположенных в виде пакета, и/или по меньшей мере у части плит фильтр-пресса предусматривают дополнительные отверстия, предпочтительно в нижней боковой зоне этих плит фильтр-пресса вблизи от имеющихся стоков для фильтрата. Сливаемый фильтрат может при необходимости протекать по расположенным у этих сливных отверстий открытым трубопроводам или желобам. Согласно изобретению для осуществления предлагаемого способа можно использовать также пластинчатые фильтры, описанные в DE 19707167 А1.

При обезвоживании осадка сточных вод в фильтр-прессах в периодическом режиме в целом следует обеспечить короткую продолжительность фильтрации при высокой производительности по перерабатываемому осадку сточных вод, а также отсутствие в фильтрате твердых веществ. В соответствии с предлагаемым способом коагулированный шлам подают на стадии загрузки фильтр-пресса с начальной производительностью по загружаемому материалу не менее 0,3 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час, предпочтительно в пределах от 0,35 до 0,70, наиболее предпочтительно в пределах от 0,40 до 0,60 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час. При этом указанный диапазон производительности автоматически определяется характеристиками процесса коагулирования и свойствами осадка касательно его фильтруемости и связанных с этим параметров технологического оборудования.

Кроме того, преимущество предлагаемого способа заключается в щадящей транспортировке хлопьев осадка с водой в фильтр-пресс. В конце стадии загрузки фильтр-пресса в результате гидростатической фильтрации в заполненных камерах происходит уплотнение коагулированного осадка, что приводит к повышению давления во всей системе фильтр-пресса. Производительность по загружаемому материалу на последующей стадии напорной фильтрации снижается до значений в пределах менее 0,3 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час вплоть до заданного нижнего предела, так называемого значения отключения, при этом в пластинчатом фильтре максимальное давление устанавливают на значения в пределах от 10 до 20 бар, предпочтительно от 10 до 15 бар.

Предлагаемый в изобретении способ может использоваться для обезвоживания осадка городских и/или производственных сточных вод с содержанием твердых веществ в пределах от 0,5 до 15 мас.%. Осадок городских сточных вод может представлять собой осадок сточных вод первой ступени очистки и активный ил, в том числе избыточный, а также минерализированный и предпочтительно сброженный осадок сточных вод и их смеси. Как правило, предварительно сгущенный в уплотнителе осадок сточных вод кондиционируют путем его обработки органическими полимерными коагулянтами, при необходимости с добавлением таких неорганических и/или органических структурo-, соответственно каркасообразующих добавок, как известь, соли железа, зола из различных источников, уловленная фильтрами пыль, мельчайшая фракция каменного угля и тонкоизмельченные компоненты растительного происхождения, такие как опилки или измельченная солома, или их смеси. В качестве органических коагулянтов применяют в виде порошка, водного раствора или в виде дисперсии типа "вода в воде" либо дисперсии типа "вода в масле" водорастворимые и/или преимущественно водорастворимые частично сшитые полимеры, сополимеры и тройные сополимеры водорастворимых неионогенных и/или ионогенных мономеров и сомономеров. Подобными полимерами являются гомополимеры, сополимеры и тройные сополимеры моноэтиленовоненасыщенных мономеров с кислотными группами, которые по меньшей мере частично присутствуют в виде солей, или их эфиры с ди-С₁-С₂алкиламино-С₂-С₆алкиловыми спиртами либо их амиды с ди-С₁-С₂алкиламино-С₂-С₆алкиламинами, присутствующими в протонированном или кватернизованном (четвертичном) виде, такие как описанные, например, в ЕР-А 113038 и ЕР-А 13416, и необязательно другие моноэтиленовоненасыщенные мономеры.

В качестве анионных полиэлектролитов предпочтительны гомо- и/или сополимеры моноэтиленовоненасыщенных карбоновых кислот и сульфокислот, таких как акриловая кислота, метакриловая кислота, малеиновая кислота, итаконовая кислота, кротоновая кислота и/или их соли с щелочными металлами, предпочтительно натриевые, калиевые или аммониевые соли, винилсульфоновая кислота, акриламидо- и метакриламидоалкилсульфоновые кислоты, такие как 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота, 2-сульфоэтилметакрилат и стиролсульфоновая кислота и/или их соли с щелочными металлами, предпочтительно натриевые, калиевые или аммониевые соли, а также винилфосфоновая кислота и стиролфосфоновая кислота и их соли с щелочными металлами, предпочтительно натриевые, калиевые или аммониевые соли.

Предпочтительно используют катионоактивные коагулянты, например гомо- и/или сополимеры и/или тройные сополимеры водорастворимых моноэтиленовоненасыщенных виниловых соединений, таких как эфиры акриловой и метакриловой кислот и диалкиламиноалкиловых спиртов в протонированном или кватернизованном виде, как, например, диметиламиноэтилакрилат, амиды акриловой и метакриловой кислот и диалкиламиноалкиламинов в протонированном или кватернизованном виде, такие как акриламидопропилтриметиламмонийхлорид и/или акриламидопропилтриметиламмонийметилметосульфат, предпочтительно с акриламидом. Пригодные для использования согласно изобретению сополимеры описаны также в ЕР-В 228637.

Сополимеры могут быть образованы на основе указанных ионогенных мономеров и неионогенных водорастворимых моноэтиленовоненасыщенных мономеров, таких как акриламид, метакриламид, N-C₁-С₂алкилированные (мет)акриламиды, а также с N-виниламидом, винилформамидом, N-винилацетамидом, N-винил-N-метилацетамидом, N-винилпирролидоном. Пригодными водорастворимыми мономерами являются, кроме того, N-метилолакриламид, N-метилолметакриламид, а также полностью или частично этерифицированные одновалентными С₁-С₄cпиртами до простых эфиров N-метилол(мет)акриламиды и диаллилдиметиламмонийхлорид.

Сополимеры могут также в ограниченной степени содержать труднорастворимые и/или не растворимые в воде этиленовоненасыщенные мономеры, такие как алкиловые эфиры (мет)акриловой кислоты и винилацетат, при условии, что сополимеры сохраняют свою растворимость или набухаемость в воде.

Кроме того, полимеры можно получать на основе сшитых, обладающих по меньшей мере двойной реакционной способностью мономеров, предпочтительно двукратно этиленовоненасыщенных мономеров, в результате чего они способны набухать в воде или лишь ограничено растворимы в ней либо состоят из водорастворимых и набухающих в воде полимеров.

Кроме того, согласно изобретению можно использовать водорастворимые или набухающие в воде гидрофобно-гидрофильные сополимеры на основе катионных и анионных мономеров и необязательно неионогенных мономеров.

Выбор коагулянтов осуществляют на основе проводимых в лабораторном масштабе или в условиях экспериментального цеха опытов по флокуляции и обезвоживанию осадка сточных вод. Коагулянты используют в виде их 0,05-0,5%-ных водных технических растворов.

Производительность по обезвоживанию осадка сточных вод предлагаемым в изобретении способом в целом составляет от 0,1 до 0,175 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час, соответственно более 6 м³, предпочтительно от 6 до 12 м³ осадка на 1 м³ объема фильтра в час.

Еще одно преимущество предлагаемого способа заключается в небольшой продолжительности переработки загруженного материала. За непродолжительным по времени периодом загрузки фильтр-пресса следует существенно укороченная по времени в сравнении с обычными способами стадия напорной фильтрации, продолжительность которой сокращена на 50-20%, предпочтительно на 35-25% по сравнению с продолжительностью применявшихся до сих пор методов напорной фильтрации при соответственно сравнимых показателях содержания сухого твердого вещества в фильтровальном кеке, составляющих в предлагаемом способе при использовании только органических полимерных коагулянтов от 30 до 42 мас.%.

Предлагаемый в изобретении способ осуществляют преимущественно с использованием камерных или мембранных фильтр-прессов, причем последние обеспечивают достижение дополнительных преимуществ, прежде всего дополнительное сокращение времени переработки загруженного материала, а также дополнительное увеличение доли сухого твердого вещества. Размер используемых в предлагаемом способе плит фильтр-прессов в пересчете на площадь свободной фильтрующей поверхности каждой плиты составляет по меньшей мере около 1 м², предпочтительно 1-6 м², наиболее предпочтительно 1-4 м², что соответствует, например, размерам плит фильтр-пресса от 1,0•1,0 м до 2,0•2,0 м.

Кроме того, предлагаемый в изобретении способ обезвоживания отличается тем, что коагулирование осадка сточных вод кондиционированием и его частичное обезвоживание гидростатической фильтрацией проводят таким образом, что создается возможность упростить или при определенных условиях полностью отказаться от широко распространенного в настоящее время регулирования загрузки осадка в пластинчатый фильтр, поскольку основная часть осадка поступает в фильтровальные камеры в процессе гидростатической фильтрации.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах.

Сравнительный пример 1
Обезвоживание сброженного осадка городских сточных вод с содержанием твердого вещества (сухого вещества) примерно 4 мас.% осуществляли в камерном фильтр-прессе фирмы Rittershaus & Blecher, тип AEHIS, год изготовления 1979, имеющем следующие характеристики:
Размер плит - 1,2•1,2 м
Материал плит - Чугун с шаровидным графитом (отливка из серого чугуна)
Количество камер - 115
Площадь фильтрующей поверхности - 250 м²
Общий объем фильтр-пресса - Около - 3,5 м³
Кондиционирование осадка сточных вод и загрузку в камерный фильтр-пресс осуществляли с использованием автоматизированной системы Floctronic^® фирмы Stockhausen GmbH & Со. KG. При этом сброженный осадок сточных вод после измерения расхода закачивали в фильтр-пресс с помощью питающего насоса с управлением от датчика давления. Катионный коагулянт Praestol^® 853 ВС добавляли со стороны нагнетания в виде 0,1 мас.%-ного водного технического раствора, для регулирования расхода которого, как и в последующем для регулирования подводимой энергии перемешивания, использовали флокуляционный зонд. Фильтр-пресс заполняли с начальной производительностью по загружаемому материалу 50 м³ осадка в час, соответственно 0,2 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час. При постоянном возрастании напора до максимального значения в 15 бар регулируемую в автоматизированном режиме производительность по загружаемому материалу снижали до 10 м³ осадка в час и при этой производительности по истечении 88 минут фильтрации последнюю прекращали. Из этого времени на напорную фильтрацию, начиная с напора в 1 бар, затрачивалось 75 минут. В общей сложности с использованием 4,5 кг коагулянта Praestol^® 853 ВС обработали и направили в камерный фильтр-пресс 28 м³ осадка. Производительность по обезвоживанию осадка сточных вод составила 4,2 м³ осадка на 1 м³ объема фильтра в час, соответственно 0,06 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час. После открытия фильтр-пресса содержание твердого вещества в осадке (фильтровальном кеке) составило 32,6 маc.%.

Пример 1
Обезвоживание сброженного осадка городских сточных вод с содержанием твердого вещества примерно 4 мас.% осуществляли в камерном фильтр-прессе фирмы Rittershaus & Blecher, тип AEHIS, характеристики которого указаны в сравнительном примере 1. Этот камерный фильтр-пресс был оснащен открытой, или незамкнутой, спускной системой для фильтрата. С этой целью в зоне образованного плитами фильтр-пресса нижнего стока для фильтрата открывали отверстия, которые попеременно были закрыты сбоку в раме плиты заглушками с образованием замкнутого стока для фильтрата, и расширяли до условного диаметра УД 25 (25 мм). Кроме того, каждое из отверстий снабжали спускной трубой длиной примерно 30 см.

Кондиционирование шлама и загрузку сброженного осадка сточных вод в фильтр-прессы осуществляли с помощью указанного в сравнительном примере 1 оборудования с использованием системы Floctronic^®. Для кондиционирования в качестве коагулянта использовали продукт Praestol^® 853 ВС в виде 0,1 мас.%-ного водного технического раствора. Коагулированный кондиционированный сброженный осадок загружали в фильтр-пресс с начальной производительностью по загружаемому материалу 120 м³ осадка в час, соответственно 0,48 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час. Гидростатической фильтрацией от смеси осадка отделяли основное количество не содержащей твердых веществ воды, равное 72 мас. % в пересчете на общее количество воды в обработанном коагулированном осадке, которую отводили по системе с открытыми стоками для фильтрата. Одновременно в фильтр-пресс непрерывно продолжали загружать кондиционированный осадок. После полного заполнения камер фильтр-пресса частично обезвоженным осадком в результате регулируемого и постепенно сокращавшегося расхода загружаемого осадка, составившего под конец 10 м³ осадка в час, напор в фильтр-прессе возрос до максимального значения в 15 бар. По истечении 24 минут напорной фильтрации при общей продолжительности фильтрации 34 минуты общий объем сброженного осадка сточных вод, подвергнутого кондиционированию с использованием 4,3 кг коагулянта Praestol^® 853 ВС и обезвоживанию в камерном фильтр-прессе, составил 30 м³. Производительность по обезвоживанию осадка сточных вод составила примерно 10,3 м³ осадка на 1 м³ объема фильтра в час, соответственно 0,144 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час. После открытия фильтр-пресса содержание твердого вещества в осадке (фильтровальном кеке) составило 34,2 мас.%.

Предлагаемый в изобретении процесс фильтрации отличается существенно меньшей продолжительностью переработки загруженного материала, что достигается прежде всего за счет непродолжительной стадии напорной фильтрации.

Пример 2
Обезвоживание сброженного осадка городских сточных вод с содержанием твердого вещества примерно 4,6 мас.% осуществляли в камерном фильтр-прессе фирмы Rittershaus & Blecher, тип AEHIS, с указанными в примере 1 изменениями. Дополнительно к открытой боковой спускной системе для фильтрата открывали спускную систему над каналом для фильтрата в плитах, имеющих по одному стоку для фильтрата диаметром УД80 (80 мм), причем эту спускную систему соединяли вне камерного фильтр-пресса с системой спускных труб для фильтрата диаметром УД300 (300 мм).

Кондиционирование осадка сточных вод и загрузку осуществляли аналогично примеру 1, при этом коагулированный осадок загружали в камерный фильтр-пресс с начальной производительностью по загружаемому материалу 120 м³ в час. По истечении 21 минуты напорной фильтрации при общей продолжительности фильтрации 31 минута общий объем сброженного осадка сточных вод после подвергнутого кондиционированию с использованием 4,3 кг коагулянта Praestol^® 853 ВС и обезвоживанию в камерном фильтр-прессе составил 30 м³.

Изобретение используется для обезвоживания осадка, образующегося при очистке сточных вод, преимущественно городских сточных вод, с помощью фильтр-прессов, прежде всего камерных и мембранных фильтр-прессов, с применением при кондиционировании осадка водорастворимых полиэлектролитов в качестве коагулянтов. Способ заключается в том, что коагулированный осадок сточных вод загружают в пластинчатый фильтр с начальной производительностью по загружаемому материалу не менее 0,3 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час. В пластинчатом фильтре гидростатической фильтрацией от обработанного коагулированного осадка сточных вод отделяют основное количество воды и после этого частично обезвоженный осадок сточных вод подвергают напорной фильтрации. Пластинчатый фильтр имеет спускную систему для фильтрата, позволяющую сливать фильтрат с максимальной скоростью потока 1,0 м/с. Изобретение позволяет усовершенствовать пластинчатые фильтры, повысив эффективность процесса загрузки. 9 з.п. ф-лы.

1. Способ обезвоживания коагулированного осадка сточных вод, обработанного, по меньшей мере, одним органическим полимерным коагулянтом и необязательно другими добавками на пластинчатом фильтре с использованием гидростатической фильтрации, отличающийся тем, что коагулированный осадок сточных вод загружают в пластинчатый фильтр с начальной производительностью по загружаемому материалу не менее 0,3 м³ осадка на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час, в пластинчатом фильтре гидростатической фильтрацией от обработанного коагулированного осадка сточных вод отделяют основное количество воды и после этого частично обезвоженный осадок сточных вод подвергают напорной фильтрации, причем пластинчатый фильтр имеет спускную систему для фильтрата, позволяющую сливать фильтрат с максимальной скоростью потока 1,0 м/с. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидростатической фильтрацией от обработанного коагулированного осадка сточных вод отделяют, по меньшей мере, 50 мас. %, предпочтительно, по меньшей мере, 60 мас. %, прежде всего, по меньшей мере, 70 мас. % воды. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что спускная система для фильтрата в пластинчатом фильтре является закрытой. 4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что фильтрат отводят из пластинчатого фильтра по открытой спускной системе для фильтрата. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что открытая спускная система для фильтрата состоит из отдельных боковых стоков в отдельных плитах фильтра и/или, по меньшей мере, из одного сборного канала. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что пластинчатый фильтр представляет собой камерный фильтр-пресс. 7. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что пластинчатый фильтр представляет собой мембранный фильтр-пресс. 8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что в процессе напорной фильтрации производительность по загрузке пластинчатого фильтра составляет менее 0,3 м³ осадка сточных вод на 1 м² площади фильтрующей поверхности в час, при этом максимальный напор составляет от 10 до 20 бар. 9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что площадь поверхности плит пластинчатого фильтра составляет не менее 1 м². 10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что применяют осадок городских и/или производственных сточных вод с содержанием твердого вещества от 0,5 до 15 мас. %.