Краткий ответ: Шлам сгущают перед обезвоживанием, потому что оборудование для обезвоживания подбирается по объёму шлама, который оно должно перерабатывать, а не по содержанию сухих веществ в нём. Повышение содержания сухих веществ в шламе с 1% до 4% удаляет три четверти воды и сокращает объём на 75%, поэтому фильтр-пресс, его питающий насос, доза полимера и время цикла соответственно уменьшаются. Гравитационные сгустители, напорная флотация, барабанные сгустители и ленточные гравитационные сгустители являются обычными вариантами; выбор зависит от того, является ли шлам первичным, биологическим, химическим или минеральным. Фильтр-пресс, питаемый при содержании сухих веществ 3–6%, выполняет в два-четыре раза больше циклов в день, чем фильтр-пресс, питаемый при 1%.
Что делает загущение и почему оно идёт первым
Сгущение и обезвоживание — это одна и та же операция в разных масштабах. Оба процесса удаляют воду из осадка; сгущение повышает содержание сухих веществ с менее чем 1% до 3–8%, а обезвоживание — с этого уровня до 20–40% сухих веществ или более. Причина, по которой это отдельные этапы, заключается в том, что оборудование, которое дешево выполняет первую задачу, не может выполнить вторую, а оборудование, выполняющее вторую задачу, не может позволить себе выполнять первую.
Рассмотрим завод, производящий одну тонну сухих веществ в день в виде отработанного активного ила с содержанием твёрдых веществ 0,8%. Это составляет 125 м³ ила. После сгущения до 4% объём составляет 25 м³. Фильтр-пресс, принимающий несгущённый ил, большую часть каждого цикла просто заполнялся бы водой, и насос прокачивал бы через ткань 100 м³ воды в день без всякой пользы. После сгущения та же масса помещается в пресс в три раза меньшего размера, работающий в обычном режиме. Та же арифметика применима к ленточным прессам, центрифугам и шнековым прессам.
Сгущение также стабилизирует питание. Обезвоживающее оборудование работает лучше всего при постоянной концентрации питания; сгуститель сглаживает колебания, возникающие из-за продувки осветлителя и технологических сбоев, и обеспечивает буферный объём, чтобы пресс мог работать по сменному графику, пока очистные сооружения работают круглосуточно. Наша статья о сколько шлама производит wastewater plant дает метод оценки суточной нагрузки.
Методы загущения
| Метод | Типичный корм | Типичные загущенные твердые вещества | Лучший на | Слабый в |
|---|---|---|---|---|
| Сгуститель гравитационный (цилиндрический резервуар с гребковой мешалкой) | 0.5–2% | 3–8% (первичный), 2–3% (биологический) | Первичные, химические и минеральные осадки, которые оседают | Отработанный активный ил (загнивает, всплывает, достигает лишь 2–3%) |
| Напорная флотация (DAF) | 0.3–1% | 3–5% | Отработанный активный ил, нефтесодержащие и легкие шламы | Тяжёлые минеральные твёрдые частицы; энергия для насыщения воздухом |
| Ленточный сгуститель гравитационного типа | 0.5–1.5% | 4–7% | Биологический ил с полимером; просто и компактно | Требуется полимер; открыт для запаха; вода для промывки ленты |
| Барабанный сгуститель | 0.5–1.5% | 5–9% | Биологический ил с полимером; закрытый, малая занимаемая площадь | Требуется полимер; засорение сита волокном или смазкой |
| Центрифуга (режим сгущения) | 0.5–1.5% | 4–8% | Там, где пространство очень ограничено и необходимо удерживать запах | Мощность, обслуживание, полимер |
| Статический резервуар для хранения осадка (отстаивание и декантация) | 1–3% | 2–5% | Малые предприятия, химические и минеральные шламы | Медленно; биологический ил загнивает |
Закономерность заключается в том, что осадки, которые осаждаются самостоятельно, то есть первичные, физико-химические и минеральные осадки, сгущаются гравитационным способом, тогда как биологические осадки, которые плохо осаждаются, сгущаются флотацией или с помощью механического сгустителя с добавлением полимера. Наше руководство по когда требуется DAF охватывает случай флотации более подробно.
Как загущение влияет на фильтр-пресс
Фильтр-пресс — это машина периодического действия с фиксированным объёмом камер. Каждый цикл заполняет камеры кеком, и время цикла — это время, необходимое для наращивания этого кека из питания. Твёрдые частицы в питании влияют на него тремя способами:
- Время заливать. При содержании твёрдых веществ 1% камера должна получить примерно в 30 раз больше своего объёма шлама, чтобы заполниться кеком; при 4% — примерно в 8 раз. Стадия заполнения сокращается с нескольких часов до значительно менее часа.
- Износ и засорение сит. Каждый кубический метр воды, продавливаемой через ткань, увлекает в неё мелкие частицы. Сгущённая пульпа означает меньше воды на килограмм кека и более чистые ткани.
- Полимер. Полимер дозируется на килограмм сухих solids, но смешивание лучше и доза ниже, когда ил концентрируется до кондиционирования, а не после.
Практический результат заключается в том, что пресс, работающий при содержании твёрдых веществ 3–6%, выполняет в два-четыре раза больше циклов в день, чем тот же пресс при 1%, поэтому пресс, справляющийся с нагрузкой, оказывается меньше и дешевле. С точки зрения подбора типоразмера, показатель содержания твёрдых веществ в питании — это первое число, которое мы запрашиваем, поскольку оно изменяет количество плит сильнее, чем любой другой отдельный параметр. См. по расчёту производительности фильтр-пресса и Сколько фильтровальных пластин мне нужно.
Когда можно не использовать загуститель
Не каждому растению нужна отдельная стадия загущения:
- Химические и минеральные шламы Из нижнего потока осветлителя часто уже содержат 3–10% твердых веществ и направляются прямо на фильтр-пресс. Гальванические, кожевенные, текстильные и горнодобывающие шламы обычно относятся к этой группе.
- Малые СТП и ЭТП При расходе ниже примерно 500 м³/сут обычно сгущают в резервуаре для хранения осадка путём отстаивания и декантации в течение ночи, чего достаточно для подачи на небольшой пресс при 2–3%.
- Установки MBR смешанная жидкость у них удерживается на уровне 8–12 г/л, поэтому их отработанный ил уже близок к 1%, и перед прессом обычно требуется барабанный сгуститель или DAF; первичного ила, который мог бы помочь, нет.
Практическое правило: если шлам, поступающий на пресс, содержит менее 2% сухих веществ, сгущение окупится за счёт уменьшения размера пресса; если более 3%, сгуститель добавляет мало. В диапазоне от 2% до 3% всё зависит от того, сколько часов в сутки может работать пресс.
Сгущение в технологической цепочке
В типичной STP поезд представляет собой первичный отстойник и вторичный отстойник → смешивание осадка → сгуститель → (метантенк, если имеется) → кондиционирование → обезвоживание. В ETP это обычно отстойник или DAF → резервуар для хранения осадка → кондиционирование → обезвоживание, при этом резервуар для хранения выполняет сгущение. В горнодобывающей промышленности и переработке минерального сырья сгуститель представляет собой крупнодиаметровый высокоскоростной агрегат, подающий материал в пресс при содержании твердых веществ 30–60%, и роли «сгустителя» и «обезвоживания» такие же, как указано выше, но при гораздо более высокой концентрации. Наш ETP против STP и обезвоживание хвостов горнодобывающей промышленности статьи показывают, где в каждом из них находится пресса.
Выбор загустителя с учётом пресса
Для последующей обработки на прессе важны два момента. Во-первых, полимер, добавленный в механический сгуститель, кондиционирует ил один раз; добавление дополнительного количества на прессе для второй стадии кондиционирования — это нормально, но оба продукта должны быть совместимы, а общую дозу следует проверять с помощью jar-теста, а не предполагать. Во-вторых, сгущённый ил должен перекачиваться на пресс: при содержании сухих веществ выше 6–8% биологический ил становится трудно перекачивать центробежным насосом, и требуются винтовой или поршневой насос, а в резервуаре-накопителе ила необходима мешалка, чтобы предотвратить его расслоение. Наша страница о оборудование для очистки сточных вод перечисляет варианты загустения и перекачки, которые сочетаются с нашими прессами, и кондиционирование полимера для ткани фильтр-пресса охватывает сторону дозирования.
Часто задаваемые вопросы
Почему осадок сгущают перед обезвоживанием?
Поскольку оборудование для обезвоживания подбирается исходя из объёма осадка. Сгущение с 1% до 4% сухих веществ удаляет три четверти воды, поэтому фильтр-пресс, питательный насос, полимер и время цикла становятся меньше. Это также выравнивает концентрацию подаваемого осадка и обеспечивает буферное хранение.
Какую концентрацию твердых частиц следует подавать в фильтр-пресс?
Для биологических и смешанных шламов хорошей целью является содержание твёрдых веществ 3–6%; для химических и минеральных шламов из осветлителя типичным является 3–10%, и отдельный сгуститель не требуется. При содержании ниже 2% сгуститель окупает себя за счёт уменьшения размера пресса.
Какой загуститель лучше всего подходит для избыточного активного ила?
Флотация растворённым воздухом, ленточный сгуститель гравитационного типа или барабанный сгуститель, все они достигают 4–7% сухих веществ. Одно только гравитационное сгущение достигает лишь 2–3% на избыточном активном иле, и ил склонен к загниванию.
Могу ли я пропустить загуститель?
Часто для химических и минеральных осадков, которые уже выходят из отстойника с содержанием 3% или более, а также для небольших установок, в которых осаждение и декантация происходят в резервуаре для хранения осадка. Разбавленный биологический осадок с содержанием ниже 2% почти всегда выигрывает от использования сгустителя.
Снижает ли загущение потребление полимера?
Полимер дозируется на сухую тонну, поэтому общее количество автоматически не снижается, но смешивание и образование хлопьев лучше в концентрированном осадке, и на практике суммарная доза для сгустителя и пресса обычно ниже, чем при подаче разбавленного осадка напрямую в пресс.
Как влияет содержание твердых частиц в питании на продолжительность цикла фильтр-пресса?
Значительно. При содержании твёрдых веществ 1% камере требуется примерно 30 объёмов камеры осадка для заполнения кеком; при 4% — около 8. Пресс выполняет в два-четыре раза больше циклов в день на сгущённом осадке, поэтому меньший пресс обрабатывает тот же тоннаж.
Сообщите нам тип вашего осадка, суточное содержание сухого вещества и текущую концентрацию подачи, и мы скажем, стоит ли добавлять сгуститель, и в любом случае подберём размер пресса: запросить предложение по сгущению и обезвоживанию.
Ссылки: Агентство по охране окружающей среды США — Информационный бюллетень по технологиям обработки биотвёрдых осадков: гравитационное сгущение, Агентство по охране окружающей среды США — Информационный бюллетень по технологиям обработки биотвёрдых осадков: Центрифужное сгущение и обезвоживание, US EPA — Информационный лист по технологиям обработки биотвёрдых веществ: фильтр-пресс с углублёнными плитами.