Раздел IV Методи, процеси и съоръжения за пречистване на битови отпадъчни води

1. Раздел IVМетоди, процеси и съоръжения за пречистване набитови отпадъчни води Тема 29 Механично обезводняване на утайки • Предварителна обработка (кондициониране) • Вакуумфилтри • Филтърпреси • Камерни • Лентови • Центрофуги

2. IV.29. Механично обезводняване на утайки 29.1.Предварителнa обработка (кондициониране) • С предварителната обработка на утайките се цели изменение на повърхностните свойства на твърдата фаза на суспензията с оглед отслабване на енергийните връзки между твърдата и течната фази, увеличаване на частта на свободната вода и намаляване на специфичното съпротивление • Предварителната обработка на утайките е задължителна при всички съоръжения за механично обезводняване и поради това, че тя прави възможно отделянето на обезводнените утайки (кек) от филтърната преграда (при филтруващите съоръжения) и от центробежното поле (при утаителните центрофуги) без което е невъзможно тяхното функциониране • Предварителната обработка на утайките включва поне един от следните процеси: • Промиване с техническа вода и последващо уплътняване • Коагулация с метални соли на силни киселини • Флокулация с високомолекулярни органични съединения • Термична обработка при висока температура и налягане

3. 29.1.Предварителнa обработка (кондициониране) Промиване с техническа вода • В специални промивни резервоари утайките се смесват с техническа вода в съотношение 1 : 2 (3) като сместа се барботира интензивно с въздух (10 – 12 m3/m3.h) в продължение на 20 – 30 минути • След това сместа се уплътнява в конвенционални уплътнители до влажност 96 – 97 % • Декантиралата утайкова вода е силно замърсена с отмитите от суспензията фино-дисперсни частици и се отправя за пречистване в началото на пречиствателната станция • Поради внасянето на значително допълнително замърсяване в основния поток и необходимостта от изграждане на допълнителни съоръжения наред с прилагането на един от другите методи за предварителна обработка, промиването на утайките в последно време е изоставено

4. 29.1.Предварителнa обработка (кондициониране) Коагулация • Прилагат се следните коагулантии дози: • FeCl3 , доза на активния подукт - 4 – 6 % от теглото на СВ в утайките • FeSO4 , доза на активния подукт - 6 – 8 % от теглото на СВ • Al2(SO4)3 , доза на активния подукт - 5 – 7 % от теглото на СВ • Ca(OH)2 , доза на активния подукт - 12 – 20 % от теглото на СВ • Чрез варуването се поддържа оптимална стойност на рН. При обработката на утайките първо трябва да се прибавя коагулантът и след това варта. В противен случай са необходими по-голями дози за постигане на същия ефект • Коагулантите се съхраняват като 40%-разтвори, а се дозират в утайките като 10%-разтвори. За целта се предвижда съответно реагентно стопанство

5. 29.1.Предварителнa обработка (кондициониране) Схема на предварителна обработка на утайки чрез промиване и коагулация

6. 29.1.Предварителнa обработка (кондициониране) Флокулация • Флокулантите са високомолекулярни (обикновено синтетични, органични) съединения с дълги вериги, които не влияят на повърхностните свойства на твърдата фаза в суспензията а само я консолидират и затежняват чрез “премостванията” на частиците посредством дългите молекулярни вериги • Дозите на флокулантите са много по-малки от тези на коагулантите – 0,2 – 0,7 % от теглото на суспендираните вещества в утайките • Флокулантите могат да се използват самостоятелно или съвместно с коагуланти • Обработката на утайките само с флокуланти е задължителна практика при обезводняването им на лентови филтърпреси и центрофуги • Обработката на утайките с коагуланти е задължителна практика при обезводняването им на вакуумфилтри и камерни филтърпреси

7. 29.3. Филтърпреси Схема на съоръженията за предварителна обработка на утайките с флокуланти при обезводняването им на лентови филтърпреси

8. Принцип на функциониране-Обезводняване на утайки

9. 29.1.Предварителнa обработка (кондициониране) Термична обработка • Утайките се загряват до 200о С при налягане 2-3 атмосфери в продължение на 20 минути в специални автоклави • Термичната обработка променя повърхностните свойства на твърдата фаза утайките, при което се увеличава частта на свободната вода и се намалява специфичното съпротивление • Отделената утайкова вода обаче е много силно замърсена с разтворени органични вещества, които натоварват значително основния поток в пречиствателната станция • Освен това термичната обработка при повишено налягане изисква значителни енeргийни разходи и усложнена експлоатация, поради което тази технология се прилага много ограничено • В практиката се прилагат патентованите технологии за термична обработка на утайки - “Porteus” и “Zimmermann”

10. IV.29. Механично обезводняване на утайки 29.2.Вакуумфилтри • Вакуумфилтрите са машини за обезводняване чрез филтруване под вакуум от около 0,06 – 0,07 МРа • Поради ниското налягане, прилагано при филтруването, вакуумфилтрите са подходящи за обезводняване на суспензии със силно деформируема твърда фаза със свиваемост σ> 1, каквито са утайките от пречистването на отпадъчните води • Производителността на вакуумфилтрите при обезводняване на утайки от отпадъчни води е около 15 – 25 kg/m2.h, а влажността на обезводнените утайки – около 75 – 80 % • Съществуват различни конструкции вакуумфилтри – дискови, барабанни, касетъчни и др. В санитарната техника се прилагат изключително само барабанните вакуумфилтри • Принципът на действие и конструктивните особености на барабанните вакуумфилтри са илюстрирани по-долу

11. 29.2.Вакуумфилтри Схеми на барабанен вакуумфилтър в ляво – илюстрация на принципа на действие в дясно – детайл при ножа за снемане на кека от филтърното платно

12. 29.2.Вакуумфилтри Схема на вакуумфилтърна инсталация за обезводняване на утайки

13. 29.2.Вакуумфилтри Общ вид на барабанни вакуумфилтри в ляво - общ вид и детайл на главата за подаване и засмукване на въздух в дясно – общ вид на филтърното платно и отделянето на кека

14. 29.3. Филтърпреси • Филтърпресите са машини за обезводняване на суспензии чрез филтруване под голямо налягане – 0,10 – 0,15 МРа • Подходящи са за филтруване на суспензии със свиваемост на твърдата фаза σ< 1 (т.е. – слабо деформируеми) • Производителността на филтърпресите при обезводняване на утайки от отпадъчни води е около 10 – 15 kg/m2.h, а влажността на обезводнените утайки – около 65 – 70 % • Видове филтърпреси: • Рамкови • Камерни • Лентови • Принципът на действие и конструктивните особености на отделните видове филтърпреси са илюстрирани по-долу

15. 29.3. Филтърпреси Схеми на камерни филтърпреси горе – схема на филтърна плоча в дясно – подреждане на плочите на рамкова и на камерна филтърпреса

16. 29.3. Филтърпреси Обща схема на камерна филтърпреса

17. 29.3. Филтърпреси Общ вид на камерни филтърпреси

18. 29.3. Филтърпреси Схеми илюстриращи принципа на действие на лентови филтърпреси

19. 29.3. Филтърпреси Общ вид на лентови филтърпреси

20. 29.3. Филтърпреси Общ вид на лентова филтърпреса

21. 29.3. Филтърпреси Общ вид на изходните устройства на лентови филтърпреси

22. 29.4 Центрофуги • Центрофугите са машини за обезводняване на суспензии в центробежно поле • Центрофугите ротират с честота около 2 000 – 3 000 min-1като в зависимост от диаметъра създават центробежно ускорение надхвърлящо с 2 – 3 порядъка земното гравитационно ускорение • Производителността на центрофугите и влажността на обезводнените от тях утайки се определят експериментално или се препоръчват от производителя • Центрофугите са компактни съоръжения с опростена експлоатация, но изразходват много електроенергия, което е главният им недостатък • Степента на задържане на твърдата фаза в центрофугите е около 90 – 95 % и зависи силно от предварителната обработка на утайките • Принципът на действие и конструктивните особености на утаителните центрофуги са илюстрирани по-долу

23. Дълбочина на басейна Teich- tiefe Утаители Центрофугирането произлиза от концепцията за изравнителния резервоар ... Разделянето става с 1 G

24. Барабан от утаителя в барабана ...

25. G Дълбочина на басейна G Центрофуга Барабанът се привежда в ротация ......

26. Центрат Kек Транспортиране на твърдите частици Какво става с твърдите частици ??? Транспортиращият шнек се върти съвсем малко по-бързо от барабана

27. Обезводняване на твърдите частици Твърдите частици трябва да се придвижат през течността до изхода!!! Суха отсечка Течност Твърди частици Дълбочина на басейна

28. 29.4 Центрофуги Схема илюстрираща принципа на действие на утаителна центрофуга

29. 29.4 Центрофуги Общ вид на центрофуги монтирани в ПСОВ

32. (Dбарабан) x (Nбарабан)2 G 1800 Центрифугиране = D = Диаметър на барабана в метри, N = Завъртания на минута 1800 е една изчислителна константа

33. Важни формули Степен на отделяне [ % ] TE = Концентрация на вход [ M% TS ] TA = Концентрация на изход [ M% TS ] TZ = Концентрация на центрата [ M% TS ] Плътност на мътната суспензия около 1.0 [g/ccm]

34. Важни формули 10 * QF * FC Потребление на флокулант [g/m³] FG = VE QF * FC FK = [kgWS/tTS] VE * TE VE = Постъпващо количество [m³/h] QF = Количество флокулантен разтвор [l/h] FC = Концентрация на разтвора отнесена към 100% действена субстанция [%] TE = Концентрация при постъпване [M%TS] валидно за плътност на мътната суспензия около 1,0 kg/l

35. IV.29. Механично обезводняване на утайки Общ вид на механично обезводнени утайки