УСТАНОВКА МЕХАНИЧЕСКОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКА

Полезная модель относится к области механического обезвоживания различных осадков, образующихся в производственных процессах в таких отраслях как коммунальное хозяйство, производство бумаги, переработка кожи, текстильная промышленность, переработка овощей и фруктов, подготовка питьевой воды, производство сахара, металлургическое производство, мясомолочная промышленность, химическая промышленность и др.
В настоящее время многие города, населенные пункты и промышленные предприятия имеют одну общую проблему - обработку и утилизацию осадков сточных вод. Часто осадки в необработанном виде в течение десятков лет сливаются на перегруженные иловые площадки, в отвалы, карьеры, что приводит к нарушению экологической безопасности и условий жизни населения. На сегодняшний день на большинстве станций очистки сточных вод образуется огромное количество частично обезвоженного и недостаточно стабилизированного осадка. Обработка осадков сточных вод должна проводиться в целях максимального уменьшения их объемов и подготовки к последующему размещению, использованию или утилизации при обеспечении поддержания санитарного состояния окружающей среды или восстановления ее благоприятного состояния.
В Украине для обезвоживания осадков используются преимущественно большие иловые площадки, расположенные на окраинах городов. В результате отсутствия последующей обработки из года в год отмечается рост объемов осадков и ила (для Украины ежегодно около 40 млн т), что составляет реальную угрозу вторичного загрязнения окружающей среды. При отсутствии механического обезвоживания осадка ежегодная потребность в иловых площадках только для размещения образуемого в г.Киеве осадка составляет 14 га, а для всей Украины - 120 га/год. Иловые площадки являются экологической проблемой, как настоящего времени, так и в долгосрочной перспективе. В силу
того, что большинство из них заполнено, вода и осадок из них либо переливаются через край и загрязняют окружающую среду, либо же избыток воды и осадка возвращается на очистные станции, таким образом увеличивается нагрузка на очистные сооружения. В долгосрочной перспективе просачивание загрязненной воды в грунт может привести к загрязнению подземных вод и водотоков.
Потому актуальной проблемой является разработка высокоэффективных установок для обезвоживания осадка. Существуют несколько типов таких установок, в которых обезвоживание классифицируется на обезвоживание под разряжением, обезвоживание в центробежном поле и обезвоживание под давлением. Такие установки имеют различную конструкцию, а также обладают рядом своих преимуществ и недостатков. Многие установки имеют большие габариты, поскольку ориентированы на обслуживание крупных городских очистных сооружений или же крупных промышленных предприятий. Зачастую необходимо осуществлять предварительное проектирование и строительство цеха механического обезвоживания осадка, в которых в последствии размещается установка, что значительно повышает общую стоимость очистных сооружений. Соответственно большинство таких установок являются стационарными. Для введения таких установок в эксплуатацию необходимо обеспечить подвод коммуникаций, с помощью которых будет осуществляться подача осадка, промывочной воды и т.д., а также отвод конечных продуктов. Однако такие устройства обезвоживания не являются автономными, поскольку размещать их целесообразно в непосредственной близости с очистными сооружениями и комплексами утилизации полученного обезвоженного осадка. В данном случае ввиду больших габаритов установок и объемов осадка такие установки в основном выполняются без учета возможности размещения фильтрата и обезвоженного осадка внутри установки. Также зачастую при снижении габаритов таких установок с целью обеспечения возможности их использования в маленьких населенных пунктах или обеспечения автономности и таких установок, снижается их производительность и повышается влажность конечного продукта. Кроме того, предпочтительным является использование при
обезвоживании осадка флокулянтов, что позволяет значительно повысить эффективность уплотнения осадка и снизить необходимость применения реагентов. Таким образом, актуальной задачей становится создание автономной установки механического обезвоживания осадка, которая бы обладала высокой эффективностью при отсутствии многих описанных выше недостатков и позволила бы расширить перечень известных технических решений.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является компактная установка механического обезвоживания осадков, описанная в патенте РФ №2258047, включающая приемный бак осадка и насос-дозатор осадка, емкость для приготовления раствора флокулянта и насос-дозатор раствора флокулянта, при этом насос-дозатор осадка и насос-дозатор раствора соединены с трубопроводом подачи смеси осадка с раствором флокулянта в устройство обезвоживания осадка, средство выгрузки обезвоженного осадка в приемный бункер насоса обезвоженного осадка, емкость для фильтрата и систему промывки устройства обезвоживания осадка.
Недостатками описанного технического решения является недостаточная эффективность обезвоживания осадка, обусловленная использованием в качестве устройства обезвоживания осадка центрифуги, которая обеспечивает недостаточную степень сгущения осадка. Также недостаточная степень сгущения осадка может быть обусловлена длительностью промежутка времени, в течении которого осуществляется контакт флокулянта с осадком. Кроме того, к недостаткам можно отнести достаточно большие габариты установки, возможность ее эксплуатации только в качестве стационарной установки, размещаемой в непосредственной близости от очистных сооружений и сооружений по утилизации обезвоженного осадка, а также достаточно сложную конструкцию.
В основу полезной модели поставлена задача разработать установку механического обезвоживания осадка, которая за счет конструктивного исполнения и компактного расположения элементов установки относительно
друг друга позволит обеспечить достаточно высокий уровень обезвоживания осадка, высокую производительность, возможность использования заявляемого технического решения в качестве автономной установки с возможностью ее транспортировки в указанное место, а также надежность и высокую экономическую эффективность эксплуатации установки.
Поставленная задача решается тем, что разработана установка механического обезвоживания осадка, включающая приемный бак осадка и насос-дозатор осадка, емкость для приготовления раствора флокулянта и насос-дозатор раствора флокулянта, при этом насос-дозатор осадка и насос-дозатор раствора соединены с трубопроводом подачи смеси осадка с раствором флокулянта в устройство обезвоживания осадка, средство выгрузки обезвоженного осадка в приемный бункер насоса обезвоженного осадка, емкость для фильтрата и систему промывки устройства обезвоживания осадка, а устройство обезвоживания осадка представляет собой ленточный фильтр-пресс.
3
Такая реализация компактной установки позволяет обеспечить достаточно высокий уровень обезвоживания осадка до 90-94% за счет использования высокоэффективного ленточного фильтр-пресса, что значительно облегчает и снижает стоимость дальнейшей обработки осадка (сушки, транспортировки, хранения). Ленточный фильтр-пресс снабжен компрессором, который служит для создания давления в системе натяжения лент и в системе удерживания лент в рабочем положении. Кроме того, при таком исполнении установки обеспечивается достаточно высокая производительность установки - до 8 м/ч. Также очевидной является экономическая эффективность такой реализации установки, поскольку для введение в эксплуатацию достаточно подвести исходный осадок и электроэнергию и обеспечить отвод фильтрата и обезвоженного осадка. Компактное расположение элементов установки относительно друг друга позволяет избежать необходимости проектирования и строительства цеха механического обезвоживания осадка. Надежность и долговечность конструкции обеспечивается простотой и удобством ее технического обслуживания, а также благодаря использованию деталей
конструкции из нержавеющей, оцинкованной и покрытой полимерными материалами стали, которые надежно защищены от коррозии.
Целесообразным является выполнение трубопровода подачи смеси осадка с раствором флокулянта в виде змеевика. Такое выполнение трубопровода позволяет улучшить перемешивание осадка с раствором флокулянта и увеличить время контакта флокулянта с обезвоживаемым осадком, что в свою очередь позволяет обеспечить необходимую степень сгущения осадка, образующиеся флокуллы при этом стабилизируются и достигается оптимальное их состояние для осуществления обезвоживания.
Установка выполнена автономной с возможностью приема и переработки осадка, и размещения фильтрата и обезвоженного осадка внутри установки. Это позволяет обеспечить максимальное удобство при эксплуатации установки, позволяет использовать ее в небольших очистных сооружениях и обеспечивать удобную транспортировку до места размещения установки, а также до места хранения или утилизации обезвоженного осадка.
Целесообразным является выполнение установки на платформе с возможностью размещения на транспортном средстве. Это позволяет обеспечить мобильность установки, возможность ее транспортировки с помощью соответствующего транспортного средства до места проведения очистных работ без необходимости подвода различных коммуникаций в данном месте, что существенно повышает экономическую целесообразность эксплуатации установки.
Предпочтительным является выполнение установки с системой промывки устройства обезвоживания, которая включает насос промывной воды, систему трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры. Также предпочтительным является использование в качестве промывной воды образующегося фильтрата. Это позволяет уменьшить потребление технической воды, а соответственно повысить экономическую эффективность эксплуатации компактной установки. Кроме того, в данном случае не возникает необходимости подвода трубопровода
для подачи технической промывной воды, соответственно это так же способствует эксплуатации установки в качестве автономной установки. Перед подачей фильтрата на промывку он предварительно очищается фильтром из полимерного материала. Кроме того, следует отметить, что при помощи насоса промывной воды, очищенный фильтрат также подается в емкость для приготовления раствора флокулянта, что также способствует повышению экономической эффективности эксплуатации установки.
Целесообразным является использование в качестве флокулянта материала полиакриламид. Он относится к водорастворимым полимерам на основе акриламида. Полиакриламид обладает комплексом полезных свойств и используется в различных областях техники. Полиакриламид представляет собой твердое аморфное белое или частично прозрачное вещество без запаха, растворимое в воде. Использование полиакриламида позволяет значительно улучшить качество питьевой, оборотной и сточных вод, осветлить и очистить воду от взвешенных частиц. При производстве бумаги позволяет повысить прочность бумаги и ускорить обезвоживание бумаги. При производстве сахара позволяет осветлить и очистить от взвешенных частиц сахарный сок.
Предпочтительным является выполнение установки, при котором средство выгрузки обезвоженного осадка представляет собой набор ножей из полимерного материала, с помощью которых обезвоженный осадок снимается с ленты фильтр-пресса.
Целесообразной является такая реализация установки, при которой она дополнительно включает средства управления работой установки. Средство представляет собой систему управления работой ленточного фильтр-пресса и систему контроля параметров установки. Система контроля параметров установки включает контроллер, выполненный с возможностью анализа и предоставления информации о состоянии установки. При возникновении аварийной ситуации контроллер отключает установку, предоставляя при этом информацию о неисправности. Это позволяет обеспечить оптимальную работу
установки как в ручном, так и в автоматическом режиме управления. Такая простота обслуживания установки обуславливает отсутствие необходимости работы высококвалифицированного обслуживающего персонала, что в свою очередь также позволяет повысить экономическую эффективность эксплуатации данной установки.
ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиг.1 - технологическая схема компактной установки механического обезвоживания осадка.
На Фиг.1 представлена технологическая схема компактной установки обезвоживания осадка. Установка включает приемный бак 1 осадка и насос-дозатор 2 осадка, емкость 3 для приготовления раствора флокулянта и насос-дозатор 4 раствора флокулянта. Также установка содержит трубопровод 5 подачи смеси осадка с раствором флокулянта, соединенный с устройством обезвоживания осадка 6, средство выгрузки 7 обезвоженного осадка в приемный бункер 8 насоса обезвоженного осадка 9, емкость для фильтрата 10 и систему промывки 11 устройства обезвоживания осадка 6. При этом устройство обезвоживания осадка 6 представляет собой ленточный фильтр-пресс, который снабжен компрессором 12. Дополнительно установка содержит сетчатый фильтр 13, установленный на входе в приемный бак 1 осадка. Емкость 3 для приготовления флокулянта снабжена мешалкой 14. Емкость для фильтрата 10 снабжена фильтром 15 из полимерного материала.
Работа компактной установки механического обезвоживания осадка осуществляется следующим образом.
При помощи погружного насоса либо из существующего трубопровода осадок подают в приемный бак 1 осадка, проходя через сетчатый фильтр 10, с помощью которого задерживают крупные частицы и волокнистые включения. Из бака 1 насосом-дозатором 2 осадок подают в трубопровод 5, в который одновременно с помощью насоса-дозатора 4 подают необходимое количество
раствора флокулянта, предварительно приготовленного в емкости 3 для приготовления раствора флокулянта. По мере прохождения по трубопроводу 5 образующиеся флоккулы стабилизируются и достигают оптимального состояния для обезвоживания на входе в устройство обезвоживания 6, которое представляет собой ленточный фильтр-пресс, который снабжают компрессором 12, с помощью которого создают давление в системе натяжения лент и в системе удерживания лент в рабочем положении. Затем осадок равномерным слоем подают на ситовую ленту фильтр-пресса, где происходит его разравнивание по ширине ленты, процеживание содержащейся в нем воды и перемешивание осадка с помощью специальных рыхлителей, что способствует интенсивной отдаче воды. При этом влажность осадка уменьшается до 90-94%. Далее осадок поступает на следующую ленту, где также разравнивается по ширине ленты, перемешивается ворошителями и дополнительно теряет влагу под действием силы гравитации. Затем осадок подвергают постепенному сжатию между двумя фильтрующими лентами (верхней и нижней) в арочной зоне. Профиль данной зоны обеспечивает плавное повышение начального давления на осадок, тем самым, исключает разбрызгивание и излив осадка по краям лент. После арочной зоны осадок попадает в зону отжима между верхней и нижней ситовыми лентами, в которой происходит дальнейшее обезвоживание за счет уменьшения диаметров валов, что приводит к росту давления от вала к валу. В пределах валов, наряду с отжимом за счет сжатия накладывается усилие сдвига, вызванное разными линейными скоростями лент. Далее обезвоженный осадок снимается с ленты с помощью средства выгрузки 7 обезвоженного осадка, которое представляет собой набор ножей из полимерного материала, и сбрасывается в приемный бункер 8 насоса обезвоженного осадка 9.
После съема обезвоженного осадка ленты фильтр-пресса промывают промывной водой, которую подают через форсунки промывных узлов. В качестве промывной воды используют фильтрат, образующийся в процессе отжима осадка. Фильтрат собирается с поддонов фильтр-пресса и самотеком поступает в емкость 10 для фильтрата. Перед подачей фильтрата на промывку его предварительно очищают с помощью фильтра 15 из полимерного материала.
Также при помощи насоса, очищенный фильтрат подают в емкость 3 для приготовления флокулянта.
Таким образом, заявляемая полезная модель представляет собой установку механического обезвоживания осадка, которая за счет конструктивного исполнения и компактного расположения элементов установки относительно друг друга позволяет обеспечить достаточно высокий уровень обезвоживания осадка, высокую производительность, возможность использования заявляемого технического решения в качестве автономной установки с возможностью ее транспортировки в указанное место, а также надежность и высокую экономическую эффективность эксплуатации установки.