Способ обезвоживания осадков и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК B01D33/04 

(21)4100615/29-26

(22)07.08.86

(46) 15.04.88. Бкш..№ 14

(72) С.В.Яковлев, И.С.Туровский,

А.С.Керин, Ю.В.Гутин и Ю.И.Туровский

(53)66.067.3(088.8)

(56)Патент США № 3774760, кл. 100/118, 1971.

(54)СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ OCAJIKOB И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57)Изобретение относится к способам и устройствам для обезвоживания осадков, получаемых в процессе очистки городских, сточных промьшшен- ных и природных вод, и позволяет повысить производительность устройства, упростить его конструкцию и снизить влажность осадка. Устройство для обезвоживания осадка, реализующее способ, содержит бесконечную эластичную пористую фильтровальную ленту 1,

проходящую по направляющим элементам 2 через отжимные элементы 3 и 4, а также приемные лотки осадка 5, прессующие элементы 6, ножи 7 для съема осадка, емкости для сбора фильтрата 8 и обезвоженного осадка 9, Отжимные элементы 4, расположенные в нижней части фильтровальной ленты 1, выполнены перфорированными и имеют диаметр больше, чем отжимные элементы 3 в верхней части, в соотношении (1,5-2,0):1. Обезвоживание осадка ведут одновременно в верхней части с наружной и в нижней части с внутренней стороны фильтровальной ленты, толщина которой составляет 4/5-9/10 высоты слоя находящегося на ней осадка, при удельном сопротивлении фильтрации исходного осадка (1-1000)л х10 см/г и продолжительности обезвоживания 6-300 с. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

&

(Л

ЬсУо

(pwnmpof gff ff /

00

00 00

о 00 оо

:

s ,r

О

А:

D

Изобретение относится к обезвоживанию осадков и может найти применение в различных областях лромьшшен- ности, например для обезвоживания (или сгущения) осадков, получаемых в процессе очистки городских и про- мьшшенных сточных, а также природных вод.

Целью изобретения является повы- шение производительности и упрощение конструкции устройства, а также уменьшение влажности обезвоженного осадка,

На фиг. 1 изображена схема устрой- ства для обезвоживания осадков; на« фиг. 2 - график, по которому производится выбор продолжительности процесса обезвоживания в зависимости от значения удельного сопротивления фильтраций исходного осадка; на фиг. 3 - принципиальная схема устройства для управления продолжительностью процесса обезвоживания в зависимости от удельного сопротивления. Устройство для обезвоживания осад- ка содержит бесконечную эластичную пористую фильтровальную ленту 1, проходящую по направляющим элемента (роликам) 2 через отжимные элементы (ро- лики) 3 и 4, а также приемные лотки 5 осадка, прессующие элементы (ролики) 6, ножи 7 для съема осадка, емкости 8 и 9 для сбора фильтрата и обезвоженного осадка соответственно. .

Устройство для обезвоживания осадков работает следующим образом.

Осадок,.без предварительной подготовки или обработанный химическими реагентами, подается через приемные лотки 5 на эластичную пористую фильтровальную ленту 1 одновременно в верхней и нижней ее частях и, передвигаясь вместе с ней в сторону отжимных элементов (роликов) 3 и 4, подверга- ется обезвоживанию за счет отсоса фильтрата капиллярными силами пористой ленты, образующимися в процессе ее предварительного сжимания и разжимания за счет прохождения через на- правлякмдие элементы (ролики) 2 и прессующие элементы (ролики) 6, установленные перед приемными лотками.. На- сьпденная фильтратом пористая лента отжимается и обезвоживается, про- ходя отжимные ролики 3 и 4. Для более эффективного отжима ленты и удалния фильтрата поверхность нижнего отжимного ролика 4 выполнена перфорированной, а его диаметр больше диаметра верхнего отжимного ролика 3. Предотвращение налипания осадка на поверхность верхнего отжимного ролика 3 достигается утем установки ножа 7. Отжатая пористая лента разжимается, процесс обезвоживания возобновляется и протекает аналогично описанному. Обезвоженньй осадок снимается с ленты в верхнем ее участке ножом 7 и собирается в емкости 9. На нижнем участке ленты осадок снимается ножом 7, попадает на поверхность направляющего ролика 2, откуда направляется в емкость 9. Сбор фильтрата осуществляется в емкости 8. Регенерация фильтровальной ленты происходит за счет вьщеления фильтрата в месте прохождения ленты через отжимные ролики 3 и 4. На верхнем участке ленты регенерируется нижняя часть ее поверхности, не контактирующая в дан ньй момент с осадком, а на нижнем участке - другая часть поверхности ленты.

Пример 1. Установлено, что наиболее эффективно съем фильтрата с пористой ленты в момент сжатия ее отжимными роликами осуществляется пр условии, что поверхность нижнего по отношению к ленте ролика выполнена перфо1 ированной.

Так, при обезвоживании смеси осадка первичных отстойников и активного

d

ила очистных сооружении канализации объем фильтрата при отжиме ленты роликами со сплошной поверхностью составил 550 мл, а при замене нижнего отжимного ролика на ролик с перфорированной поверхностью объем фильтрат увеличился до 680 мп за счет оттока фильтрата как по поверхности ролика, так и через него.

П р и м е р 2. Установлено, что для эффективного отделения фильтрата от пористой ленты, отношение диаметр нижних отжимных роликов к диаметру верхних роликов должна составлять (1,5-2,.

Так, при обезвоживании смеси осадка первичных отстойников и активного ила очистных сооружений канализацИи лри соотношении диаметров нижнего и верхнего отжимных роликов 1:1 объем вьщелившегося фильтрата составил 720 мл, а влажность обезвоженного осадка была равна 80,3%.

1 10 см/г наиболее целесообразная продолжительность обезвоживания составляет 6 .с, при этом влажность обезвоженного осадка равна 70,1%, а производительность - 101 кг/м.. ч. При снижении продолжительности до 5 с влажность осадка повысилась до 73,4%, а производительность снизилась до 94 кг/см ч. Увеличение продолжительности до 7 с также снизило эффект обезвоживания. Влажность осадка составила 72,3%, а производительность - 95 . ,

При обезвоживании смеси предварительно уплотненного активного ила и сырого осадка очистных сооружений

10

15

При увеличении соотношения диаметров нижних и верхних роликов до 1,5:1 и 2:1 объем фильтрата и влажность обезвоженного осадка составили соответственно 790 и 910 мл, 77,1 и 75,4% вследствие увеличения давления, оказываемого на пористую ленту верхним отжимным роликом. Соотношение диаметров роликов 2,5:1 к повышению эффекта не приводило, объем фильтрата и влажность осадка составили соответственно 910 мл и 77,0%, причем одновременно наблюдалось вьщавливание осадка в ленту вследствие высокого давления, создаваемого верхним роликом. Кроме того, чрезмерно высокое давление на фильтровальную ленту приводит к быстрому ее износу,

П р и м е р 3. Установлено, что с 20 новлена наиболее рациональная про- целью повышения производительности должительность обезвоживания, рав- установки толщина пористой эластич- ная 300 с, при которой влажность ной фильтровальной ленты должна сое- обезвоженного осадка составляла тавлять 4/5-9/10 высоты находящегося 85,8%, а производительность - 0,42 кг/ на ней слоя осадка. Уменьшение толщи- 25 ч. Снижение продолжительности ны ленты по отношению к слою осадка обезвоживания до 290 с повысило влаж- ниже указанного соотношения приводит, к снижению производительности устройства.

Так, при обезвоживании осадка пер- д также повысило влажность осадка до вичных отстойников очистных сооруже- 86,9% и снизило производительность

канализации с удельным сопротивлением фильтрации 1000-10 см/г была устаность осадка до 86,5% и уменьшило производительность до 0,39 кг/м. ч. Увеличение продолжительности до 310 с

НИИ канализации производительность по исходному осадку устройства при толщине фильтровальной ленты 5 см и высоте находящегося на ней слоя осадка 6 см составила 2 м /ч, а влажность обезвоженного осадка была равна 79%, Уменьшение толщины ленты до 4 см при прежней высоте слоя осадка приводило к его растеканию по ленте вследствие снижения влагоемкости пористой ленты, пoвьшJeнию влажности, осадка до 85,4%, что было устранено путем снижения производительности устройства до 1,3 м /ч и установления необходимого соотношения толщины ленты и,слоя осадка,

П р и м е р 4, Установлено, что при различных показателях удельного сопротивления фильтрации осадка существуют наиболее целесообразные продолжительности обезвоживания, которым соответствует наибольшая производительность устройства и наименьшая влажность обезвоженного осадка.

Так, при обезвоживании скоагули- рованного сырого осадка первичных отстойников очистных сооружений канализации с удельным сопротивлением

880834

1 10 см/г наиболее целесообразная продолжительность обезвоживания составляет 6 .с, при этом влажность обезвоженного осадка равна 70,1%, а производительность - 101 кг/м.. ч. При снижении продолжительности до 5 с влажность осадка повысилась до 73,4%, а производительность снизилась до 94 кг/см ч. Увеличение продолжительности до 7 с также снизило эффект обезвоживания. Влажность осадка составила 72,3%, а производительность - 95 . ,

При обезвоживании смеси предварительно уплотненного активного ила и сырого осадка очистных сооружений

10

15

канализации с удельным сопротивлением фильтрации 1000-10 см/г была установлена наиболее рациональная про- должительность обезвоживания, рав- ная 300 с, при которой влажность обезвоженного осадка составляла 85,8%, а производительность - 0,42 кг/ ч. Снижение продолжительности обезвоживания до 290 с повысило влаж-

ность осадка до 86,5% и уменьшило производительность до 0,39 кг/м. ч. Увеличение продолжительности до 310 с

5

0

5

0

5

до 0,4 кг/м.4,

В проведенных экспериментах при сокращении продолжительности обезвоживания относительно наиболее целесообразной ее величины влажность обезвоженного осадка повышается вследст- вие уменьшения времени, необходимого для обезвоживания, а производительность снижается ввиду того, что осадок не успевает отфильтровываться. Увеличение же продолжительности обезвоживания относительно наиболее целесообразной ее величины вызывает переполнение осадком приемного лотка устройства, ухудшение условий его обезвоживания и, как следствие, увеличение влажности осадка, что может быть устранено лишь снижением количества подаваемого осадка,

При обезвоживании осадков с удельным сопротивлением 1000-10 см/г необходима их предварительная обработка с целью снижения величины удельного сопротивления,

В табл, 1 приведены сравнительные показатели обезвоживания осадков сточных вод с удельным сопротивлением (1-1000). 10 ° см/г.

Таблица 1

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Из табл. 1 видно, что каждому значению удельного сопротивления осадка соответствует определенная продолжительность процесса, при которой достигаются наибольшая производительность и наименьшая влажность обезвоженного осадка.

Выбор продолжительности процесса в зависимости от значения удельного сопротивления осадка в указанных диапазонах производят по кривой, изображенной на фиг. 2. Например, удельному сопротивлению 50 Ю см/г соответствует продолжительность процесса 42 с, 300.10 см/г - 120 с и т.д.

На фиг. 3, представлена принципиальная схема устройства для управления продолжительностью процесса обезвоживания, состоящего из устройства 10 для обезвоживания осадка, датчика 11 измерения удельного сопротивления осадка, блока 12 управления и ограничителя 13 скорости движения лент.

Управление продолжительностью процесса осуществляется следующим образом.

Осадок поступает на устройство 10 для обезвоживания, проба подаваемого осадка поступает на датчик 11 измерения удельного сопротивления с блоком 12 управления. От датчика 11 блока управления через ограничитель 13

скорости движения ленты ишЪормация

в по удельному сопротивлению передается

на привод устройства для обезвоживания, с помощью которого осуществляется регулировка продолжительности фильтрования за счет изменения скорости двиkeния фильтровальной ленты. Ограничитель скорости движения ленты обеспечивает безопасность эксплуатации устройства по обезвоживанию и уменьшение скорости перемещения лен- ты при достижении ее максимального значения, рассчитанного для конкретного устройства. Удельное сопротивление может регистрироваться с помощью лабораторного контроля или экспресс- методом по известным методикам.

Способ обезвоживания осадков Осуществляется следующим образом.

Обезвоживанию подвергают смесь осадка первичньрс отстойников и активного ила влажностью 97%. Удельное сопротивление фильтрации смеси 10 10 см/г.

Обезвоживание смеси осадков осуществляется с одновременной подачей смеси осадков без предварительной обработки реагентами на верхнюю и нижнюю ветви бесконечной пористой среды (ленты) . В соответствии с установленным показателем удельного сопротивления продолжительность обезвоживания составляет 30 с,

Показатели обезвоживания смеси осадков на очистных сооружениях канализации производительностью 20 тыс.

м/сут по предлагаемому и известному

способам приведены в табл. 2 и 3.

Таблица

Влажность смеси осадков первичных отстойников

и активного ила,% 97,2 Доза флокулянта, % от массы сухого вещества осадка 0,6

8

Продолжение табл.3

0

5

Удельное сопротивление фильтрации, хЮ см/г Производитель- .ность по сухому веществу осадка, кг/м ч Продолжитель- ность обезвоживания, с Влажность обезвоженной смеси,% Концентрация сухого вещества в фильтрате, г/л .Расход промывной

воды,

10 10

25 50

65 30

78,6 73,3

0,5 0,3

Не требуется

Упрощение конструкции предлагаемого устройства по сравнению с прототипом достигается за счет использования только одной ленты из пористого материала, уменьшения количества отжимных роликов и отсутствия узлов регенерации фильтровального материала,

В результате проведенных исследований, результаты к-оторых приведены в табл. 4, при обезвоживании смеси осадка первичных отстойников и активного ила очистных сооружений канализации было установлено, что с целью повышения производительности устройства толпщна пористой эластичной фильтровальной ленты должна составлять 4/5 - 9/10 высоты находящегося на ней слоя осадка. Уменьшение толщины ленты приводит к снижению производительности устройства, а увеличение ее не приводит к повышению производительности.

Таблица4

55

Продолжение табл.4Формула изобретения

10

При обезвоживании осадков сточных вод с удельным сопротивлением менее 1 t Ю см/г устройство неработоспособно в связи с очень выской водоотдаю- щей способностью осадка, требующей уменьшения продолжительности обезво живания менее 6 с, что приводит к резкому уменьшению производительности по сухому веществу осадка и увеличению влажности обезвоженного осадка. При обезвоживании осадков с удельным сопротивлением более 1000 10 см/г и продолжительности обезвоживания более 300 с устройство также неработоспособно в связи с очень низкой производительностью и влажностью обезвоженного осадка, превьшающей 86%.

П р и м е р 5. При обезвоживании осадка с удельным сопротивлением фильтрации 1000-10 см/г и продолжительности процесса 300 с производительность устройокгва составила 0,42 кг/м -ч по с ухому веществу при влажности обезвоженного осадка 85,8%. Увеличение удельного сопротивления до 101010 см/г и продолжительности обезвоживания до 310 с снижает производительность до 0,39 по су20

25

сопротивлении фильтрации исходного осадка 1 - 1000«10 см/г и времени

5 обе звоживания 6 - 300 с.

35 на ней осадка.

30

хому веществу, а влажность обезвожен- 40 перфорированными, при этом отношение ного осадка при этом повышается до 87%. При производительности менее 0,4 кг/см «ч и влажности обезвоженного осадка более 86% устройство не работает,. 45

диаметра отжимных элементов, расположенных в нижней части фильтровальной ленты, к диаметру отжимных элементов в верхней ее части составляет (1,5-2,0):1.

сопротивлении фильтрации исходного осадка 1 - 1000«10 см/г и времени

обе звоживания 6 - 300 с.

на ней осадка.

перфорированными, при этом отношение

диаметра отжимных элементов, расположенных в нижней части фильтровальной ленты, к диаметру отжимных элементов в верхней ее части составляет (1,5-2,0):1.

rooo

900 800 700 600

500 UOO

300 200

100

60 1го 180 ъоо

/JftadoJitfttffrrf/rbffocfrrb, С

.Z

(.3