Специальные способы обработки осадков: термический, замораживание, пиролиз

Традиционными методами термической обработки осадков сточных вод являются термическая сушка, пиролиз и сжигание. Термическая сушка является заключительной операцией по обеззараживанию осадков сточных вод, проводимой после обезвоживания на вакуум-фильтрах, фильтрпрессах или центрифугах (см. табл. 6.5), и, кроме того, обеспечивает значительное уменьшение их массы и объема. После высушивания осадок представляет собой обезвреженный, незагнивающий, сыпучий материал с влажностью 10—50%, что упрощает его дальнейшую утилизацию, в том числе транспортировку и хранение. Для термической сушки используются различные способы, такие как конвективный, сублимационный, кондуктивный.

Рис. 6.10. Технологический цикл обработки осадков сточных вод^1.

¹ URL: http://zavantag.com/docs/index-4 409 006.html (дата обращения: 27.03.2014).

Методы и технологические параметры уплотнения, обезвоживания (сгущения) осадков сточных вод

Таблица 6.5

Примечание. ВВ — взвешенные вещества; II — высота вертикального илоуплотнителя; d — диаметр радиального илоуплотнителя; q — гидравлическая нагрузка.

Наиболее часто на практике применяется конвективный способ сушки в сушильных барабанах (параметры обработки см. в табл. 6.5) или в установках прямоточной сушки осадков (ленточных, щелевых). В качестве теплоносителя используются топочные газы, горячий воздух или перегретый пар, при этом конвекция обеспечивается за счет продувки сушильного агента через слой неподвижного материала. Кроме того, могут использоваться сушилки, работающие в режиме взвешенного (псевдоожиженного) слоя, или пневмосушилки. В этом случае частицы осадка перемешиваются потоком горячего газа (см. подпараграф 4.3.4). Принципиальная схема сушильной установки обычно включает топку с системой подачи топлива, сушильную камеру и вспомогательное оборудование (питатель, циклон, скруббер, конвейер и т. д.). В барабанных сушках в качестве теплового агента обычно применяют топочные газы, температура которых на входе в сушилку достигает 60(Н800°С, а на выходе из нее — 17(Н250°С.

Высушенные осадки с влажностью до 50% хотя и безопасны в санитарном отношении, но содержат большое количество разнообразных загрязняющих веществ, характерных для осадков городских сточных вод, — ПАВ, химических соединений мышьяка, ртути, свинца и других тяжелых металлов, что затрудняет их использование в качестве органоминеральных удобрений. Поэтому высушенные осадки подвергают дальнейшему пиролизу или прямому сжиганию, что позволяет получить пиролизную смолу, пиролизные газы и твердый остаток либо тепловую и электроэнергию. В настоящее время существует около 50 видов технологических схем пиролиза отходов (принципы, технологические параметры и схему см. подпараграф 4.3.4). Пиролизные установки могут различаться по виду исходного сырья, используемому температурному режиму и конструктивным особенностям [24]. Основной недостаток всех термических методов переработки осадков сточных вод — высокая энергоемкость таких установок. Относительно новый способ утилизации осадка сточных вод — использование взрывной камеры, обеспечивающей одновременно сушку и прессование осадка^[1].

Замораживание осадков сточных вод — механический способ, направленный на улучшение водоотдающих свойств влажных осадков без применения дополнительных химических реагентов. Вторая стадия обработки представляет собой оттаивание и последующее обезвоживание на намывных фильтрах и ленточных фильтр-нрессах. Длительная выдержка оттаявшего осадка ведет к ухудшению его водоотдачи. В северных районах замораживание осадков можно проводить в естественных условиях на иловых площадках при низких температурах воздуха, при этом осадок расслаивается и концентрируется в нижней части, а лед образуется на поверхности. Толщина слоя осадка не должна превышать глубину промерзания, а вода по мере оттаивания должна удаляться с поверхности. В процессе медленного замораживания происходит миграция связанной воды через стенки клеток и ячейки коллоидов в межклеточное пространство, в результате чего твердая фаза обезвоживается. Кристаллизующаяся вода расширяется и увеличивает давление, что приводит к коагуляции обезвоженных частиц твердой фазы. Для искусственного замораживания и последующего оттаивания осадков используются льдогенераторы барабанного типа, обеспечивающие непрерывное тонкослойное замораживание. Оптимальные значения параметров удельного теплового потока при искусственном замораживании находятся в пределах 5000—15 000 Вт/м.

• [1] Взрывная камера для сушки и прессования осадка сточных вод очистных сооружений: пат. 20 091 317 Республика Беларусь. № С02; заяв. 14.09.2009; опубл. 30.04.2011, Официальный бюл. № 2(79), 2011.