Технология обработки осадков

Химическая и санитарная характеристика осадков зависит от вида производственных сточных вод и от применяемого метода очистки.

По химическому составу осадки подразделяются на три группы: преимущественно минерального состава; преимущественно органи­ческого состава, имеющие зольность менее 10%; имеющие в своем составе вещества органического и минерального происхождения; зольность таких осадков может изменяться от 10 до 60%.

Все осадки производственных сточных вод можно разделить на два класса: инертные и токсичные. Кроме того, осадки производст­венных сточных вод бывают двух видов: стабильные и нестабильные (загнивающие).

В осадках содержатся соединения кремния, алюминия, железа, оксида кальция, магния, калия, натрия, никеля, хрома и др. Химиче­ский состав осадков оказывает большое влияние на их водоотдачу. Соединения железа, алюминия, хрома, меди, а также кислоты, щело­чи и некоторые другие вещества, содержащиеся в производственных сточных водах, способствуют интенсификации процесса обезвожи­вания осадков и снижают расход химических реагентов на их коагуля­цию перед обезвоживанием. Масла, жиры, азотные соединения, во­локнистые вещества, наоборот, являются неблагоприятными компо­нентами. Окружая частицы осадка, они нарушают процессы уплотне­ния и коагуляции, а также увеличивают содержание органических веществ в осадке, что сказывается на ухудшении его водоотдачи.

Обработка инертных стабильных осадков первой группы, как правило, не встречает особых затруднений. Эти осадки обычно на­правляются в шламонакопители и по возможности утилизируются. Так, осадки сточных вод предприятий металлургической и угольной промышленности могут быть вновь использованы в производстве. Многие осадки минерального состава находят применение в про­мышленности строительных материалов. Осадки второй и третьей группы отличаются чрезвычайным разнообразием по составу и свой­ствам, и поэтому для каждого конкретного вида осад ко в должны изы­скиваться свои приемы обработки и утилизации.

Важнейшим показателем способности осадков сточных вод к вла­гоотдаче является удельное сопротивление. Величина удельного со­противления является обобщающим параметром, учитывающим из­менение состава и свойств осадка, что позволяет выбирать методы его обработки, а также осуществлять соответствующие технологические расчеты.

Формы связи воды с твердыми частицами влияют на выбор про­цессов, используемых для обработки осадков. В соответствии с клас­сификацией влага в осадках по степени увеличения энергии связи с твердыми частицами суспензий подразделяется на избыточную, ос­мотическую, макрои микропор. При обезвоживании и сушке осад­ков на каждый вид влаги затрачивается определенная удельная энер­гия. Химически связанная вода входит в состав вещества и не отделя­ется даже при термической сушке осадков.

Механическое обезвоживание осадков промышленных стоков мо­жет производиться экстенсивными и интенсивными методами. Экс­тенсивные методы осуществляются в различного рода уплотнителях, интенсивное обезвоживание и сгущение производятся при помощи фильтрования, центрифугирования, гидроциклонирования и т. п.

Механическими методами обезвоживания, а также естественной сушкой на иловых площадках из осадков удаляется значительная часть избыточной и осмотической воды. Вода микрои макропор удаляется выпариванием или под действием давления. Метод тепло­вой сушки, наиболее надежный для изучения форм связи влаги с час­тицами твердой фазы, заключается в выявлении форм связи ыаги пу­тем снятия кривых кинетики изотермической сушки осадков.

Кривые скорости сушки показывают, что в исследованных осад­ках содержится поверхностная и внутренняя влага, поэтому при глу­боком высушивании (до влажности 0%) необходимо, чтобы осадки прошли два периода сушки. Первый период для большинства осадков третьей группы ограничивается влажностью 25…30%. Если по техно­логическим условиям требуется обеспечить более глубокую сушку осадков, то процесс целесообразно вести в двух различных аппаратах.

В химических производствах, теплоэнергетике и других отраслях промышленности широко распространены минерализованные стоки и отходы.

Наиболее распространенными методами, позволяющими обез­вреживать минерализованные стоки, являются термические. Здесь возможны следующие направления:

значительное уменьшение объемов стоков при их предельном концентрировании и хранение этих растворов в искусственных или естественных хранилищах;

выделение из стоков солей и других ценных веществ и примене­ние опресненной воды для нужд промышленности и сельского хозяй­ства.

Процесс разделения воды и минеральных веществ может осуще­ствляться в две стадии: концентрирование исходного раствора; выде­ление из него сухого остатка.

Если осуществляется первая стадия, то концентрированный рас­твор направляется на дальнейшую переработку или, в крайнем слу­чае, на захоронение. Можно подавать сточные воды, минуя стадию концентрирования, непосредственно на выделение из них сухих ве­ществ, например в распылительную сушилку или в камеру сжигания.

Концентрирование растворов осуществляют в испарительных, вы­мораживающих, кристаллогидратных установках непрерывного и пе­риодического действия.

В испарительном способе концентрация раствора повышается вследствие удаления паров раствора при испарении жидкости. Этот способ наиболее распространен в технике концентрирования раство­ров. Испарительные установки подразделяются на выпарные, в кото­рых кипение осуществляется на поверхности нагрева или в вынесен­ной зоне, и установки адиабатного испарения, в которых испарение перегретой жидкости происходит в адиабатной камере.

При использовании способа вымораживания концентрирование минерализованных стоков основано на том, что количество солей в кристаллах льда значительно меньше, чем в растворе, и образуется пресный лед. Вследствие этого по мере образования льда концентра­ция солей в растворе повышается. Концентрирование минерализо­ванных вод можно также осуществить двумя способами: выморажи­ванием при испарении под вакуумом либо замораживанием при по­мощи специального холодильного агента.

В кристаллогидратном способе концентрирование сточных вод ос­новано на способности некоторых веществ (фреоны, хлор и др.) при определенных условиях образовывать кристаллогидраты. При этом молекулы воды переходят в кристаллогидраты, а концентрация рас­творов повышается. При плавлении кристаллов вновь выделяется вода, которая является гидратообразующим агентом. Процесс гидратообразования может происходить при температуре ниже и выше ок­ружающей среды.

При использовании термоокислительного метода все органиче­ские вещества, загрязняющие сточные воды, полностью окисляются кислородом воздуха при высоких температурах до нетоксичных со­единений. К этому методу относят способы жидкофазного окисле­ния, парофазного каталитического окисления и огневой (пламен­ный) способ.

Теплотехнические расчеты процесса сжигания в зависимости от влажности осадка осуществляются в соответствии с его теплотехни­ческими характеристиками.

Сжигание термически высушенного осадка облегчает подачу его в топку и позволяет получить избыточную теплоту, которую можно ре­генерировать.