Состав и своиства осадков
ЛЕКЦИЯ № 1
Тема: «СОСТАВ И СВОЙСТВА ОСАДКА. СРАВНЕНИЕ СХЕМ ПЕРЕРАБОТКИ ОСАДКОВ. СТАБИЛИЗАЦИЯ ОСАДКОВ»
1. Состав и своиства 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:
1) преимущественно минерального состава;
2) преимущественно органического состава, имеющие зольность менее 10%;
3) 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).
Рекомендуемые материалы
Отдельные виды осадков требуют обязательной дезинфекции.
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 использованы вновь 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 осадков должны изыскиваться свои приемы обработки и утилизации.
Химический состав осадков производственных сточных вод существенным образом влияет на выбор метода их обработки. Если осадки содержат соединения железа, алюминия, хрома, меди, то процесс обезвоживания таких осадков интенсифицируется и уменьшается расход реагентов на коагуляцию перед обезвоживанием. Такие вещества, как жиры, масла, нефть, волокна, нарушают процессы уплотнения и коагуляции осадков, уменьшают их водоотдачу.
Важнейшим показателем способности осадков сточных вод к влагоотдаче является удельное сопротивление. Величина удельного сопротивления является обобщающим параметром. Этот параметр учитывает изменение состава и свойств осадка и позволяет выбирать методы его обработки, а также осуществлять соответствующие технологические расчеты.
В табл. 1 приведены значения влажности и удельного сопротивления некоторых видов осадков производственных сточных вод в зависимости от принятой технологии их образования.
Таблица 1
Влажность и удельное сопротивление осадков (по И.С. Туровскому)
| Осадок | Влажность, % | Удельное сопротивление, r·1010, см/г |
| Шлам, полученный при нейтрализации: травильных растворов известью гальванических сточных вод известью Осадок Московского кожевенного завода им. Э. Тельмана Осадок Кунцевского кожевенного завода Осадок сточных вод производства обувных картонов Уплотненный активный ил с очистных сооружений Омского завода синтетического каучука | 63,1-89,8 95,5-97 58,3-92,7 81,7-95,1 98-98,5 94,4-97,5 | 2,9-6,5 15-45 47-54 130-226 62-75 55-90 |
Удельное сопротивление осадков городских сточных вод определенным образом зависит от вида сточных вод промышленных предприятий, преобладающих в данном городе (табл. 2).
Таблица 2
Влажность и удельное сопротивление сырых осадков, сточных вод, преобладающих в городском стоке (по И.С. Туровскому)
| Преобладающие сточные воды в городском стоке | Влажность, % | Удельное сопротивление r·1010, см/г |
| Металлургических заводов (г. Череповец) | 91-96 | 50-300 |
| Завода синтетического каучука (г. Тольятти) | 92-95 | 200-400 |
| Текстильных предприятий (г. Иваново) | 95-97 | 300-700 |
| Производственные различных отраслей в количестве более 50 % общего стока | 93-96
| 300-1000
|
| Бытовые (г. Сочи) | 94-97 | 150-400 |
На различных этапах очистки производственных сточных вод образуются специфические осадки. Осадки сточных вод фабрик первичной обработки шерсти (ПОШ) образуются при работе волокноуловителей, песколовок и отстойников.
Волокноуловитель задерживает смесь песка, взвешенных веществ, волокна и шерстного жира. Влажность осадка составляет 62-82%, а зольность - 38-64%. В осадке содержится 25-65% песка, 15-20% волокна, 5-10% шерстного жира. Влажность осадка, задерживаемого в песколовках, 30-66%, а зольность - 70-95%. В этом осадке содержится 32-82% песка, 1,4-2,9% волокна, 1,5-11% шерстного жира. Удельное сопротивление осадка из песколовок очень низкое, поэтому он легко отдает воду.
В сыром осадке из первичных отстойников содержится до 10-20 кг/м3 шерстного жира. Этот осадок при мыльно-содовом процессе промывки шерсти относится к инертным нестабильным осадкам, требующим обязательного обеззараживания.
Осадки сточных вод кожевенных заводов выделяются на решетках и ситах, а также в жироловках, песколовках и отстойниках.
Решетками задерживаются прирезы сала и мяса, сгустки крови, шерсть, частицы песка и пыли. Влажность отходов, задерживаемых на решетках, 72-75%, плотность 850-950 кг/м3. Зольность осадка из песколовок 72-90%.
В сыром осадке первичных отстойников содержатся в большом количестве соединения хрома, сульфиды, ПАВ, жиры. Содержание соединений хрома достигает 48-55 кг/м3, поэтому такие осадки являются нестабильными и токсичными. Содержание жира достигает 7-29% массы сухого вещества осадка. Осадки сточных вод кожевенных заводов, так же как и осадки сточных вод фабрик первичной обработки шерсти (ПОШ), требуют обеззараживания.
Осадки сточных вод трикотажных предприятий содержат ветошь, волокна, красители и ПАВ, поэтому они также относятся к классу токсичных. Зольность осадков 30%. Осадки сточных вод фабрик обувного картона состоят из отходов компонентов, применяемых при отливе кожевенного картона, и продуктов их взаимодействия (хромовое и краснодубное волокно, латекс, алюмокалиевые квасцы, ПАВ и др.). Для очистки сточной воды добавляют 1%-ный раствор известкового молока дозой 50-300 мг/л в пересчете на активный СаО. После 2-часового отстаивания сточной воды образуется высоковлажный токсичный осадок.
В табл. 3 представлены важнейшие показатели сырых осадков отдельных производственных сточных вод предприятий легкой промышленности. Из анализа этих показателей следует, что удельные объемы таких осадков значительно превосходят удельные объемы осадков городских сточных вод и являются в подавляющем большинстве токсичными и нестабильными. Обработка и утилизация такого типа осадков наиболее затруднительна.
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, макро- и 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.
Таблица 3
Характеристика сырых осадков производственных сточных вод
после 2-часового отстаивания
| Сточные воды | Объем осадков, % объема обрабатываемой сточной воды | Влажность, % | Зольность, % | Удельное сопротивление осадка, r*1014, см/г |
| Фабрик ПОШ Кожевенных заводов Фабрик обувного картона | 11 2-12 10 | 85-95 95-97 97,5 | 50-67 45-20 - | 900 4-10 27 |
Механическими методами обезвоживания осадков, а также естественной их сушкой на иловых площадках из осадков удаляется значительная часть избыточной и осмотической воды. Вода микро- и 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 влаги путем снятия кривых кинетики изотермической сушки осадков. Кинетика сушки осадков изучается с помощью лабораторного влагомера по методике, изложенной в специальной литературе.
На рис. 1 показаны кривые скорости сушки различных осадков, полученные путем графического дифференцирования. Как видно из этого рисунка, в первый период сушки и в начале второго периода удаляется более половины всей влаги исследованных осадков. Удаление влаги из осадка в первый период сушки лимитируется лишь условиями тепло и массообмена между поверхностью осадка и окружающей средой, что определяет целесообразность интенсификации процесса сушки в этот период.
Во втором периоде скорость сушки ограничена условиями перераспределения теплоты и влаги внутри осадка. Поэтому во избежание его перегрева следует сократить подвод теплоты и увеличить продолжительность пребывания осадка в сушилке.
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.
Теплотехнические расчеты процесса сжигания в зависимости от влажности осадка осуществляются в соответствии с его теплотехническими характеристиками.
На рис. 2 представлены результаты теплотехнических расчетов для осадков сточных вод, характерных для фабрик ПОШ. Представленные на этом рисунке кривые соответствуют среднему элементарному составу осадков шерстомойных сточных вод (ШСВ) применительно к сжиганию их в топках с псевдоожиженным слоем.
Сырой осадок ШСВ имел зольность 65%. Органическая часть составляла для углерода 60,6%, для водорода 11,3%, для азота 6,8%, для кислорода 21,3% массы сухого вещества осадка. Теплота сгорания составила на горючую массу 28000 кДж/кг и на сухую 10400 кДж/кг. Выход летучих был равен 97%.
|
| |
| Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 12 Особенности учета финансовых результатов в торговле. Рис. 1. Кривые скорости сушки осадков сточных вод фабрик ПОШ | Рис. 2. Зависимость показателей процесса сжигания осадков от влажности |
| 1 - для сырого; 2 - для обезвоженного после центрифугирования; I, II, III - соответственно первое, второе, третье критическое влагосодержание; АВ - участок нагрева осадков; ВВ1, ВВ2 - участки постоянной скорости сушки; АВ1, АВ2, и В1Е В2Е - соответственно первый и второй период сушки осадков | I, II, III - соответственно термически высушенные, механически обезвоженные и жидкие осадки |
Из рис. 2 видно, что процесс сжигания при температуре 1000°С становится автотермичным при 45%-ной влажности осадков сточных вод фабрик ПОШ. Следовательно, этот вид осадков перед сжиганием необходимо механически обезвоживать и термически высушивать.
Аналогичными исследованиями установлено, что, например, в случае сжигания осадков сточных вод трикотажных фабрик необходимо иметь осадок влажностью 55%, а осадков сточных вод отлива обувного картона - 77%. Осадки сточных вод отлива обувного картона можно подавать на сжигание сразу же после механического обезвоживания. Сжигание термически высушенного осадка облегчает подачу его в топку и позволяет получить избыточную теплоту, которую можно регенерировать для нужд канализационной очистной станции и предприятия.
