Краткий ответ: Доза полимера для фильтр-пресса устанавливается лабораторным тестом в банке, а не по эмпирическому правилу, и затем корректируется на самом прессе. Начните с типичного диапазона для данного типа осадка (биологический осадок 3–8 кг активного полимера на сухую тонну, смешанный муниципальный 2–5, химический и минеральный осадок 0,5–2 или без полимера), найдите дозу, которая даёт самую быструю свободную фильтрацию и самый прозрачный фильтрат в банке, затем запустите пресс на этой дозе и постепенно снижайте её, пока время цикла или прозрачность фильтрата не начнут ухудшаться. Передозировка — более распространённая ошибка: она стоит денег, забивает ткань непрореагировавшим полимером и даёт слизистый кек. Неорганические коагулянты (хлорное железо, квасцы, известь) дозируются первыми там, где осадок маслянистый, мелкий или имеет плохую прочность хлопьев, и могут вдвое снизить потребность в полимере.
Что делает кондиционирование в фильтр-прессе
Фильтр-пресс отделяет воду от твёрдых частиц, продавливая воду через слой самих твёрдых частиц. Это работает только в том случае, если твёрдые частицы образуют пористый кек. Мелкие, желатинообразные или коллоидные твёрдые частицы, к которым относится большинство биологических и многие химические осадки, уплотняются в непроницаемый слой и в течение нескольких минут прекращают поток. Химические реагенты для кондиционирования связывают эти мелкие частицы в более крупные хлопья, которые оставляют каналы для выхода воды, и удаляют часть воды, связанной с поверхностью частиц.
Используются два семейства. Неорганические коагулянты (хлорид железа, сульфат железа, квасцы, полиалюминий хлорид, известь) нейтрализуют поверхностный заряд и добавляют минеральный скелет к осадку. Органические полимеры (полиакриламиды, в основном катионные для осадка) связывают частицы в крупные прочные хлопья при дозах в сто раз меньших по массе. Фильтр-прессы исторически использовали известь и соли трёхвалентного железа; сегодня большинство прессов для осадка используют только полимер или низкую дозу коагулянта с последующим добавлением полимера. Выбор имеет значение для кека: известь и соли трёхвалентного железа добавляют 15–30% к сухому веществу, направляемому на утилизацию, полимер не добавляет почти ничего. Наша статья о фильтровальная ткань для полимерно-кондиционированных биотвёрдых веществ закрывает тканевую сторону.
Типичные диапазоны доз
| Осадок | Катионный полимер, кг активного вещества на сухую тонну | Коагулянт (если используется) | Примечания |
|---|---|---|---|
| Избыточный активный ил (ИАИ) только | 5–10 | Ferric 3–6% от DS или PAC, где флокуляция слабая | Самый сложный случай; высокая потребность в заряде; мембранный пресс помогает |
| Смешанный первичный + WAS, непереваренный | 3–6 | Обычно ни один | Первичное волокно помогает |
| Анаэробно сброженные биотвёрдые вещества | 6–12 | Железо или известь для контроля струвита и запаха | Повышенная потребность в заряде после переваривания |
| Аэробно переваренный | 5–9 | Редко | Мелкий флокулянт, медленный дренаж |
| Промышленная биологическая (пищевая, пивоваренная, бумажная) | 3–8 | PAC 100–300 мг/л при наличии нефти или мелких частиц | Широкий диапазон; тест в банке обязателен |
| Физико-химический осадок (коагуляция/осаждение) | 0.5–2 | Уже коагулировал выше по потоку | Часто требуется лишь небольшой анионный или неионный полимер |
| Гидроксидный шлам металлов | 0.5–1.5 | Отсутствует | Анионный полимер обычный |
| Минералы, хвосты, промывка песка, керамика | 0–1 | Ни один или известь для pH | Часто фильтруется без химикатов; анионный, если используется |
| Нефтешлам (нефтепереработка, донные отложения резервуаров, флотошлам DAF) | 2–5 | Сначала хлорное железо или PAC, 5–15% от DS | Коагулянт разрушает эмульсию; полимер сам по себе мало что делает |
Это отправные точки для пробы в банке, а не настройки. Два ила с одинаковым названием могут различаться в три раза по потребности в полимере в зависимости от возраста ила, температуры, наличия нитчатых бактерий и того, что сбрасывает предприятие выше по потоку.
Тест в банке: как провести его для фильтр-пресса
Тест в банке для пресса отличается от теста для осветлителя, потому что вопрос заключается в дренаже, а не в осаждении. Метод, который используют большинство заводов:
- Приготовьте раствор полимера с концентрацией активного вещества 0,1–0,2% в чистой воде, дайте ему выстояться 30–60 минут и подтвердите концентрацию по данным поставщика.
- Возьмите 500 мл осадка при той концентрации, которая будет подаваться в пресс. Испытанию подвергается фактическая подаваемая проба, а не разбавленный или сгущённый образец.
- Добавьте полимер в пяти дозах, охватывающих ожидаемый диапазон (например, 3, 4, 5, 6, 8 кг/т), перемешивая каждую в течение 10–20 секунд при постоянной умеренной скорости. Чрезмерное перемешивание разрушает флокулы; недостаточное перемешивание оставляет полимер непрореагировавшим.
- Налейте каждый образец на кусок собственной фильтровальной ткани пресса, натянутой на воронку, и засеките, сколько времени потребуется для сбора 200 мл фильтрата (тест на свободный дренаж или «время до фильтрации»). Отметьте прозрачность фильтрата и то, являются ли твердые частицы, оставшиеся на ткани, плотными и легко ли они отделяются.
- Оптимальная доза — это наименьшая, которая обеспечивает почти максимальную скорость дренажа и прозрачный фильтрат. Выше неё дренаж перестаёт улучшаться, а флокула становится слизистой и прилипает к ткани.
Капиллярное время всасывания (CST) и удельное сопротивление фильтрации (SRF) — это лабораторные версии одного и того же теста с привязанными числовыми значениями; CST ниже примерно 20 секунд обычно указывает на ил, который будет хорошо прессоваться. Тест с воронкой Бюхнера под вакуумом даёт SRF и, с некоторыми расчётами, оценку времени цикла. Senjie проводит эти тесты на образцах заказчиков в рамках подбора размеров пресса; см. наши Лабораторный фильтр-пресс и масштабирование статья.
Снижение дозы на прессе
Проба в банке даёт результат в пределах примерно 20% от правильной дозы. Пресс находит остальное. Проведите три или четыре цикла при дозе, определённой пробой в банке, и запишите время цикла до достижения целевого давления, прозрачность фильтрата в первые десять минут, сухость кека и то, насколько чисто кек отделяется. Затем снижайте дозу шагами по 10%. Признаки того, что вы ушли слишком низко, в порядке появления: фильтрат мутнеет в начале цикла, время цикла удлиняется, кек становится мягким и влажным в центре. Признаки слишком высокой дозы — слизистый кек, ткань, которая остаётся скользкой после промывки, и фильтрат, который пенится. Правильная доза — это на один шаг выше точки, где появляется первый признак недодозировки.
Повторяйте это упражнение всякий раз, когда изменяется ил: сезон, изменение биологического процесса, новый сброс с верхнего течения или новая партия полимера. Заводы, которые устанавливают дозу один раз и оставляют её без изменений, обычно годами передозируют на 30–50%.
Выбор полимера: заряд, молекулярная масса и форма
Катионные полиакриламиды продаются по плотности заряда (низкая, средняя, высокая) и молекулярной массе (от средней до очень высокой), в форме сухого порошка, эмульсии или гранул. Для фильтр-прессов общая схема такова:
- Заряд: биологический ил требует средней или высокой катионной заряженности; сброженный ил часто очень высокой; химические и минеральные илы обычно анионные или неионные. Заряд — первая переменная для скрининга.
- Молекулярная массаПрессы предпочитают среднюю или высокую, но не самую высокую. Очень высокая молекулярная масса создаёт крупный, мягкий флокулянт, идеальный для ленточного пресса или центрифуги, но под давлением фильтр-пресса он сжимается в слизистый слой.
- ФормаПорошок дешевле в расчёте на килограмм активного вещества и хорошо хранится, но требует надлежащего узла приготовления с вызреванием; эмульсия проще в дозировании на малых предприятиях, но содержит 50–60% масла и воды, за перевозку которых вы платите.
Проверьте три или четыре продукта из ассортимента поставщика с помощью jar-теста перед тем, как сделать окончательный выбор; разница между лучшим и худшим продуктом для данного ила обычно составляет два к одному по дозе.
Оборудование для приготовления и дозирования
Большинство проблем с полимерами на прессах — это проблемы приготовления раствора. Порошок, который не полностью растворился, образует «рыбьи глаза», которые забивают ткань и приводят к браку продукции; раствор, дозированный слишком концентрированным, не смешивается с осадком. Правила: готовить раствор с концентрацией 0,1–0,5% и разбавлять далее до 0,05–0,1% в точке впрыска; выдерживать растворы порошка 30–60 минут; впрыскивать через смеситель или статический смеситель в линию осадка с контактом 10–30 секунд перед насосом подачи; и никогда не дозировать полимер во всасывающий патрубок центробежного насоса подачи, который разрушает хлопья сдвигом. Винтовой насос объёмного действия или диафрагменный насос подачи действуют мягче. Наша страница о пневматические диафрагменные насосы и наши оборудование для очистки сточных вод В комплект входят установки приготовления полимера и дозировочные насосы, подобранные под пресс.
Когда также использовать коагулянт
Добавляйте хлорное железо, PAC или известь перед полимером, когда проба в банке показывает слабый флокулянт, который разрушается под давлением, когда осадок маслянистый, когда фильтрат содержит мелкие коллоиды, которые полимер сам по себе не может уловить, или когда доза полимера поднимается выше 10 кг/т. Хлорное железо в количестве 3–8% от сухих solids обычно сокращает дозу полимера на треть-половину и упрочняет кек, ценой большего количества сухих solids для утилизации и защиты дозирующего оборудования от коррозии. Известь в количестве 10–20% от сухих solids была классическим кондиционером для фильтр-пресса и до сих пор используется там, где кек отправляется на землю и повышение pH полезно для контроля патогенов. Наш Осаждение тяжелых металлов статья охватывает химию коагулянтов в этом контексте.
Часто задаваемые вопросы
Сколько полимера нужно фильтр-прессу?
Обычно 3–8 кг активного катионного полимера на сухую тонну для биологического ила, 6–12 для сброженных био solids, 0,5–2 для химического и гидроксидного металлического шлама, а для минеральных суспензий часто не требуется. Установите фактическую дозу с помощью jar-теста и скорректируйте её на прессе.
Как понять, что я добавляю слишком много полимера?
Слизистый, липкий кек; ткань, остающаяся скользкой после промывки; пенящийся фильтрат; и отсутствие улучшения времени цикла при повышении дозы. Снижайте шагами по 10%, пока фильтрат не начнёт мутнеть, затем вернитесь на один шаг назад.
Какой полимер лучше всего подходит для фильтр-пресса?
Обычно для биологического ила используется катионный полиакриламид средней или высокой степени заряда со средней или высокой (не очень высокой) молекулярной массой, а для химического и минерального ила — анионный или неионогенный продукт. Отберите три или четыре продукта с помощью пробной коагуляции; разница в дозе между продуктами может составлять два к одному.
Следует ли мне использовать хлорид железа или известь вместо полимера?
Используйте их в дополнение к полимеру, когда прочность флокул низкая, осадок маслянистый или доза полимера поднимается выше примерно 10 кг/т. Они уплотняют кек и снижают потребность в полимере, но добавляют сухие solids к удаляемым отходам.
Куда следует вводить полимер?
В линии осадка через статический смеситель или встроенный смеситель за 10–30 секунд до насоса подачи, при концентрации раствора 0,05–0,1%. Никогда во всасывающий патрубок центробежного насоса, который разрушает флокулы.
Почему правильная доза постоянно меняется?
Шлам меняется в зависимости от сезона, возраста шлама, сбросов выше по течению и биологического процесса. Повторяйте jar-тест и корректируйте работу пресса всякий раз, когда на станции происходят изменения или поступает новая партия полимера; станции, которые устанавливают дозу один раз, обычно передозируют на 30–50%.
Пришлите нам образец осадка, и мы проведём испытания на водоотдачу и CST, порекомендуем тип полимера и начальную дозу, а также подберём размер пресса: запросить тест на кондиционирование и определение размеров.
Ссылки: US EPA — Информационный лист по технологиям обработки биотвёрдых осадков: Фильтр-пресс с углублёнными плитами (данные по кондиционированию и производительности), Агентство по охране окружающей среды США — Информационный лист по технологиям обработки биотвёрдых осадков: Ленточный фильтр-пресс (диапазоны доз полимера в зависимости от типа осадка).