Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ПОДГОТОВЛЕННОГО ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА

Изобретение относится к области переработки осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства и может быть использовано в различных областях техники, в том числе и при производстве композиционных материалов, которые могут быть использованы в дорожно-транспортном строительстве, в качестве удобрений для придорожного озеленения, лесоразведении, рекультивации полигонов твердых бытовых отходов и полигонов промышленных отходов, для биологической рекультивации нарушенных земель.

Известен (RU, патент 2165900) способ обезвоживания суспензий, включающий последовательную обработку суспензии анионным и катионным флокулянтами, причем количество полимера в катионной форме, по меньшей мере, не превышает количество полимера в анионной форме с последующим отделением твердой фазы от жидкой с использованием ленточного фильтра.

Недостатком известного способа следует признать неполноту и длительность отделения жидкой фазы от твердой фазы из-за наличия в отделенной твердой фазе значительного количества физически и химически связанной воды.

Известен (SU, авторское свидетельство 528039) способ отделения взвешенных частиц из водного раствора путем последовательного введения в раствор, находящийся в смесителе, двух флокулянтов: неорганического и полиакриламида с последующим отделением твердой фазы от жидкой с использованием ленточного фильтра.

Недостатком известного способа следует признать неполноту и длительность отделения жидкой фазы от твердой фазы из-за наличия в отделенной твердой фазе значительного количества физически и химически связанной воды.

Известен (DE, заявка 3439842)способ флокуляции угольных шламов, включающий перемешивание суспензии шлама одновременно с флокулянтом в анионной форме и флокулянтом в катионной форме, причем флокулянт в анионной форме имеет сравнительно низкую молекулярную массу и высокую анионную активность, а флокулянт в катионной форме имеет высокую молекулярную массу и низкую катионную активность, с последующим отделением твердой фазы от жидкой с использованием ленточного фильтра.

Недостатком известного способа следует признать неполноту и длительность отделения жидкой фазы от твердой фазы из-за наличия в отделенной твердой фазе значительного количества физически и химически связанной воды.

Известен (RU, патент 2253632) обработки суспензии сточных вод. При реализации известного способа предварительно определяют содержание твердой фазы суспензии и, если содержание твердой фазы составляет менее 150 г/л, суспензию предварительно сгущают. В предпочтительном варианте суспензию предварительно сгущают с использованием анионактивного флокулянта. Затем суспензию последовательно обрабатывают в аппарате для перемешивания флокулянтом, предпочтительно представляющим собой раствор полиакриламида и/или его сополимеров в катионной форме, имеющим сравнительно низкую молекулярную массу и высокую катионную активность, самотеком или с помощью насоса переводят обрабатываемую суспензию в следующий аппарат для перемешивания и в процессе перевода или во втором аппарате для перемешивания обрабатывают суспензию раствором второго катионного флокулянта, имеющим высокую молекулярную массу и низкую катионную активность. Затем суспензию разделяют на твердую и жидкую фазы с использованием ленточного фильтра. Способ предпочтительно реализован при обработке суспензии осадка сточных вод.

Недостатком известного способа следует признать неполноту и длительность отделения жидкой фазы от твердой фазы из-за наличия в отделенной твердой фазе значительного количества физически и химически связанной воды.

Указанное решение использовано в качестве ближайшего аналога разработанного технического решения.

Технический результат, получаемый в результате реализации разработанного технического решения, состоит в повышении эффективности отделения воды от твердой фазы суспензии осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства.

Для получения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ обезвоживания подготовленного осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства. При реализации разработанного способа проводят обработку суспензии осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства раствором флокулянта с последующим разделением твердой и жидкой фаз, причем предварительно разбавляют суспензию осадка сточных вод до содержания сухих веществ в количестве 4,5-5,5%, готовят раствор флокулянта концентрацией 1-2%, подают в узел смешения подготовленную суспензию осадка, измеряя при этом содержание сухих веществ в суспензии, и раствор флокулянта, регулирую расход раствора флокулянта в зависимости от содержания сухих веществ в суспензии, смешение суспензии осадка и раствора флокулянта проводят с использованием последовательно установленных кавитационного и лопаточного смесителей, обработанную раствором флокулянта суспензию осадка сточных вод закачивают в емкости из геоткани, в которых происходит разделение твердой и жидкой фаз.

Разработанный способ реализуют следующим образом.

Извлеченную из илового накопителя суспензию осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства посредством напорного трубопровода перекачивают в узел подготовки суспензии осадка для разбавления суспензии, при этом в напорном трубопроводе измеряют содержание сухих веществ в суспензии осадка. Обычно оно составляет 7-9%.

Узел приготовления суспензии осадка состоит предпочтительно из трех баков изготовленных из металлических листов, усиленных по бокам швеллерами, причем первый бак объемом 200 м³, второй и третий баки объемом 100 м³, шести лопастных мешалок, установленных по две в каждый бак, трех насосов перекачки осадка (типа "улитка") производительностью 150 м³/ч, установленных по одному в каждый бак, двух датчиков определения концентрации сухого вещества, один из которых установлен на напорном трубопроводе, а другой в первом баке, трех ультразвуковых датчиков уровня, установленных по одному на каждый бак, трех установок дозирования реагентов, а также шиберных задвижек и системы труб байпас.

В первом баке происходит разбавление суспензии до содержания сухих веществ 4,5-5,5%, а во втором и третьем баках происходит обеззараживание, дезодорирование суспензии осадка, а также осаждение ионов тяжелых металлов.

Два бака необходимы для обеспечения непрерывности процесса работы комплекса. Заполняются они поочередно. Когда из второго бака обработанная реактивами суспензия осадка перекачивается дальше по технологической цепочке, в третьем баке происходит процесс перемешивания химических реагентов с суспензией осадка и наоборот. Процесс дозирования химических реагентов и смешения их с осадком занимает приблизительно один час.

Подготовленную суспензию осадка сточных вод перекачивают в узел смешения ее с раствором флокулянта.

Для приготовления раствора полимера используют систему для подвески, состоящую из каркаса, сваренного из четырех металлических профилей, с крюками для подвешивания с общим весом до 1 тонны и двух установок для приготовления высококонцентрированного раствора полимера с концентрацией 1-2%.

Каждая установка включает в себя: бак объем 650 л, изготовленный из устойчивого к коррозии металла; лопастную двухуровневую мешалку с электроприводом; насос для забора сухого полимера; емкость для дозирования сухого полимера в бак приготовления, оснащенной вибратором; дозировочное устройство пересыпного типа (ячеечный дозатор); расходомер воды, поступающей в бак разбавления; насос перекачки готового раствора полимеров; промежуточный бак производительностью 6 м³/ч; обвязку из труб и шлангов DN50 с электромагнитными клапанами и датчиками давления и шкаф управления с панелью Siemens, с которой ведется контроль за всеми параметрами приготовления и дозирования раствора полимера.

При включении установки приготовления сухой полимер забирают из мешка насосом для сыпучих веществ и по полиэтиленовым шлангам, оснащенным обмоткой из проволоки для снятия статического напряжения, подают в емкость для дозирования. Вибратор на емкости дозирования предотвращает налипания полимера на стенки и обеспечивает равномерное распределение полимера внутри емкости. Одновременно в бак V=650 л с использованием насоса подают около ста литров воды. Таким образом, сухой полимер после начала дозирования попадает сразу в воду, а не на сухую поверхность бака. Дозировку сухого полимера осуществляют с использованием ячеечного дозатора, приводимого в движение электромотором. Скорость работы ячеечного дозатора устанавливается автоматически в зависимости от заданной концентрации раствора полимера. Производительность установки дозировки полимера составляет до 30 кг сухого полимера в час.

После приготовления раствор полимера шнековым насосом перекачивают в промежуточную (дозировочную) емкость V=1400 л откуда шнековым насосом перекачки подают в установку для смешения раствора полимера с осадком.

Датчик содержания сухих веществ (СВ), установленный в напорном трубопроводе с суспензией осадка сразу после насоса перекачки суспензии осадка, подает сигнал на насос перекачки раствора полимера. В зависимости от уменьшения или увеличения концентрации СВ в суспензии осадка подача раствора полимера уменьшается или увеличивается. Также объем подаваемого раствора полимера регулируется в зависимости от объема поступающего осадка. Для контроля этого параметра в напорный трубопровод с суспензией осадком вмонтирован расходомер, который в свою очередь подает сигнал на насос перекачки раствора полимера в систему смешения.

Установка смешения вмонтирована в напорный трубопровод перекачки суспензии осадка и представляет собой два смесителя. Первый - это кавитационный смеситель, предназначенный для разбивания комков в суспензии осадке и обеспечения однородности смеси. Второй смеситель представляет собой лопатку с прорезями по бокам. Внутрь этой лопатки и подают раствор полимера. Выходя через прорези, раствор полимера как бы наматывается на осадок, при этом достигается наилучшее перемешивание, особенно высококонцентрированных растворов с осадком. Скорость вращения лопаток может варьироваться от 300 до 3000 об/мин. В трубопроводе после лопатки смешения полимера с осадком есть смотровое окно, через которое можно визуально контролировать процесс флокуляции, то есть разделение жидкой и твердой фазы.

Одновременно готовят площадку для размещения емкостей (мешков) из геотекстильных материалов. Мешки располагают на специально подготовленных площадках. При подготовке площадку застилают гидроизоляционным материалом и засыпают крупным щебнем. Площадку делают под небольшим уклоном в сторону сточного коллектора. Это необходимо для отвода фильтрата, вытекающего из мешка.

После смешения с полимером суспензию сфлокулированного осадка по напорному трубопроводу, изготовленному из металлических труб длиной 4 м, подают в геотекстильные мешки. Размеры геотекстильного мешка: длина 65 м, высота 2,5 м. Каждый мешок имеет три отверстия для ввода осадка внутрь. Для ввода суспензии сфлокулированного осадка в геотекстильные мешки к напорному трубопроводу через переходники подсоединены рукава пожарных шлангов, подсоединенные в свою очередь к отверстиям для ввода осадка внутрь. Геотекстильные мешки сделаны по мембранной технологии, то есть обладают односторонней проводимостью. Образовавшийся в процессе флокуляции фильтрат из мешка выходит свободно, а атмосферные осадки или любая другая жидкость извне в мешок не попадает.

Таким образом, в результате статического обезвоживания в мешке остается только обезвоженный осадок, который под действием собственного веса в течение 4-8 месяцев после последней закачки, обезвоживается до состояния 25-28% по СВ (на вид как чуть сырая земля).

Освободившийся из геотекстильных мешков фильтрат попадает в сточный коллектор, проходящий возле всех бетонных карт, где располагаются мешки. Через дренажный колодец фильтрат забирают погружным насосом в первый бак и используют затем для разбавления суспензии осадка, поступающего из илового накопителя. Таким образом, обеспечивается вторичное использование выделенного фильтрата, т.е. достигается цикличность процесса.

Применение разработанного способа позволяет повысить эффективность отделения воды от твердой фазы суспензии осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства.