СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКОВ
METHOD OF SEDIMENT DEHYDRATION

Изобретение относится к способу обезвоживания водосодержащего материала, а также получения целевых твердых продуктов из суспензий и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, в частности при обезвоживании осадков сточных вод.
Известен способ обезвоживания водосодержащего материала, такого как осадок (патент РФ №2311349 от 27.11.2007 г., МПК C02F 11/12). Указанный материал добавляют к материалу, включающему некоторое количество высушенных растений, собранных с верхнего слоя болота и смешивают с ним, после чего подвергают обработке сушкой.
Недостатком известного способа является низкая производительность процесса обезвоживания и высокая влажность получаемого осадка.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ обезвоживания осадков (патент РФ №2014288 от 15.06.94 г., МПК C02F 11/12). Способ включает отделение осадка от фильтрата и отжим осадка за счет вакуумирования подслоевого пространства, после чего вакуумируют надслоевое пространство с одновременным нагревом осадка, в подслоевое пространство может периодически подводиться инертный газ.
Однако, даже при длительном воздействии вакуума, создаваемого в подслоевом пространстве, влажность осадка, в ряде случаев, особенно когда осадок состоит из мелкодисперсного продукта, понижается незначительно. Требуется также длительное вакуумирование надслоевого пространства. Все это приводит к увеличению остаточного влагосодержания осадка, что ухудшает его транспортирование на следующую стадию, увеличивает энергозатраты при длительности процесса.
Технической задачей изобретения является снижение остаточного влагосодержания отжимаемого материала при одновременном ускорении процесса обезвоживания и улучшении качества отжимаемого материала.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе обезвоживания осадков, включающем отжим осадка за счет вакуумирования подслоевого пространства, вакуумирование подслоевого пространства проводят в импульсном режиме с использованием ресивера и быстродействующего клапана при одновременном нагреве отжимаемого осадка и последующем его двухстороннем вакуумировании. Причем нагрев отжимаемого осадка можно производить прососом нагретого воздуха или нагретого инертного газа через слой осадка.
Заявленная совокупность существенных признаков приводит к резкому снижению влажности осадка, так как при создании вакуумного импульса происходит вскипание влаги в глубинных слоях и миграция ее на поверхность, откуда она удаляется нагревом осадка и последующим его двухсторонним вакуумированием.. Все это приводит к снижению остаточного влагосодержания отжимаемого осадка, повышению равномерности удаления влаги и одновременно к ускорению процесса обезвоживания. При этом нагрев обезвоживаемого осадка может производиться различными способами, в том числе прососом нагретого воздуха или нагретого инертного газа - при отжиме некоторых материалов.
Осуществление предлагаемого способа производят следующим образом:
осадок отжимают вакуумированием подслоевого пространства в импульсном режиме с использованием ресивера и быстродействующего клапана до вскипания влаги в глубинных слоях и миграции ее на поверхность с одновременным нагревом отжимаемого осадка прососом нагретого воздуха или нагретого инертного газа через слой осадка, после чего производят его двухстороннее вакуумирование.
Сравнительная оценка эффективности заявляемого способа обезвоживания и способа, осуществляемого согласно прототипа, была проведена на модели в виде сетчатого фильтра диаметром 250 мм с ячейкой 0,1 мм. В качестве испытуемого материала для обезвоживания использовался отферментированный осадок сточных вод (ОСВ) с влажностью 43%, содержащий 30% по весу измельченных растительных материалов (тростник, трава, корни, камыш и др.). Начальная высота слоев испытуемого материала 100 и 50 мм
В результате обезвоживания по способу в соответствии с прототипом конечная влажность материала 25% и 23% была достигнута за 15 и 12 минут для слоев 100 и 50 мм соответственно при нагреве до 80°С.
По заявляемому способу сначала проводилось обезвоживание подслоевого пространства в режиме импульсного вакуумирования материала при длительности импульса 5 секунд с применением вакуумного ресивера и быстродействующего клапана и одновременный прогрев до 104-106°С в течение 60 секунд прососом нагретого воздуха снизу вверх с импульсным вакуумированием материала. После этого материал подвергался двухстороннему вакуумированию до 1,3 кПа в течение 60 секунд с достижением постоянной температуры материала. В результате конечная влажность материала 15% и 14% была достигнута за 6 и 4 минуты для слоев 100 и 50 мм соответственно. Обезвоженный материал был однороден по влажности. Результаты проведенных экспериментов приведены в таблице:
Материал
Толщина слоя материала, мм
Остаточная влажность, %
Длительность процесса, мин
Способ прототип
Заявленный способ
Способ прототип
Заявленный способ
Ферментиров. ОСВ с 30% измельченных растительных материалов W=43%
100
25
15
28
6
50
23
14
19
4
Примечание: допустимая температура нагрева ОСВ 108°С, при более высокой температуре происходит разрушение гуминовых препаратов, нейтрализующих тяжелые металлы в осадке сточных вод.
Импульсное обезвоживание материала при толщинах слоя 100 и 50 мм по заявляемому способу позволяет достичь конечной влажности, значительно отличающейся от влажности материала, обезвоженного по способу прототипа. Время, затраченное на обезвоживание по заявляемому способу, сокращается более чем в 5 раз.