Тепловая обработка осадков

Во многих развитых странах (США, Великобритании, Германии) тепловая обработка используется в качестве основного метода подготовки осадков к дальнейшему обезвоживанию. Данный метод, как и технология замораживания/оттаивания, относится к безреагентному кондиционированию. Его суть заключается в длительном (в течение 60–75 минут) прогревании осадка острым паром внутри специального реактора при температуре +140…+200 °С и давлении 1,2–2 МПа. Но перед этим, обычно, исходный осадок вначале нагревается в теплообменнике.

Эффективность тепловой обработки

Метод тепловой обработки тщательно исследовался в Московском государственном строительном университете. По итогам его изучения был сделан вывод, что продолжительность нагрева и создаваемое в реакторе давление напрямую зависят от вида осадка. Также были определены оптимальные условия, необходимые для нормального осуществления процесса.

Тепловая обработка приводит к распаду органических компонентов осадка (преимущественно белков) и их переходу из твердого состояния в жидкую фазу. При этом изменяется не только структура шлама, но и его химический состав, а также уровень зольности. Кроме того, происходит обеззараживание вещества и улучшение его способности к отдаче лишней влаги. Во время тепловой обработки снижается удельное сопротивление шлама. Благодаря этому можно использовать для обезвоживания осадков фильтр-прессы и вакуум-фильтры, отказавшись от применения химических реагентов.

Главными преимуществами теплового метода являются:

• возможность обработки как сырых, так и сброженных осадков;
• полная стерильность прошедшего нагрев вещества;
• влажность готового кека на уровне 55–70 %.

Данный метод обработки осадков имеет и свои недостатки, к которым специалисты причисляют конструкционную сложность оборудования, большие затраты электроэнергии и высокое содержание органических компонентов в фильтрате, которые необходимо направлять на биологическую очистку.

Используемое оборудование

Тепловая обработка осуществляется с помощью специальных установок, конструкция которых состоит из дробилки, накопительного резервуара, теплообменника, насоса, нагревающего реактора, дросселирующего устройства, вакуум-фильтра, системы подачи пара, а также специальных отводов для кека, фильтрата и иловой воды. Самым важным рабочим узлом является именно реактор, имеющий форму вертикальной колонны. В верхней части данного устройства располагается зона скопления парогазовой смеси, которая в процессе обработки удаляется для дезодорации в сепаратор. Подача осадка в реактор осуществляется непрерывно, тогда как его удаление из камеры нагрева выполняется периодически. Большинство современных установок полностью автоматизировано, что позволяет улучшить эффективность обработки.

Замораживание и оттаивание осадков

Технология обработки осадка с помощью заморозки и оттаивания основана на принципах разрушения первичной структуры вещества и высвобождения лишней влаги. С помощью такого метода можно существенно улучшить водоотводящие свойства шлама и провести дальнейшее обезвоживание без использования химических реагентов.

Искусственное замораживание выполняется с использованием специальных холодильных агрегатов непосредственного контакта, а также ледогенераторов панельного или барабанного типа. Расход электроэнергии при такой обработке составляет 50 кВт/м³ осадка. Чтобы уменьшить затраты, необходимо наладить проведение рекуперации теплоты при фазовых переходах. То есть выделяемое при замораживании тепло нужно собирать и использовать его для оттаивания.

После размораживания осадок проходит обезвоживание на специальных вакуум-фильтрах или на иловых площадках, имеющих естественное дно и хороший дренаж. Производительность используемых фильтрующих элементов составляет 50–60 кг/(м²ч), а влажность готового кека достигает 70–80 %. Применение иловых площадок позволяет обезвоживать осадок в объемах 5 м³/(м²год).

Необходимость дополнительных мер

Фильтрат и иловая вода, которые получаются после обработки осадка, не отличаются чистотой и безопасностью. Их концентрация по взвешенным веществам составляет 2000–6000 мг/л, по ХПК – 10000–30000 мг/л, а по БПК – 5000–10000 мг/л. Подача такой иловой воды в очистные сооружения может существенно увеличить нагрузку и привести в негодность оборудование. Кроме того, в сливной жидкости также присутствует большое количество аммонийного азота (600–800 мг/л) и фосфатов (до 300 мг/л), что требует проведения ее дополнительной очистки. Образующиеся при тепловой обработке газы имеют неприятный запах, который нужно устранять перед выбросом газовой смеси в атмосферу с помощью дополнительной очистки.