Справочное пособие к СНиП. Проектирование установок с фильтр-прессами для обезвоживания осадков сточных вод

СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ К СНиП

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТАНОВОК С ФИЛЬТР-ПРЕССАМИ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Рекомендовано к изданию Научно-техническим советом ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР.

Редактор З.С. Шестопалова.

Разработано в СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения». Даны материалы по технологии механического обезвоживания осадков на камерных и ленточных фильтр-прессах, описаны современные конструкции фильтр-прессов и методы подготовки осадков к обезвоживанию на фильтр-прессах.

Для инженерно-технических работников проектных и строительно-монтажных организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие разработано в соответствии со СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения». В настоящее время в Советском Союзе выполняется большой объем работ по строительству новых и реконструкции действующих сооружений по очистке городских и промышленных сточных вод. При этом широко применяют методы механического обезвоживания осадков сточных вод на вакуум-фильтрах и центрифугах. Наряду с использованием этих методов в последнее время все большее распространение получают методы обезвоживания осадков на ленточных и камерных фильтр-прессах, которые по сравнению с традиционными методами имеют ряд преимуществ, обеспечивающих снижение затрат и повышение эффективности механического обезвоживания осадков.

В Пособии использованы результаты исследований проектных и конструкторских разработок, выполненных институтами ВНИИ ВОДГЕО, Союзводоканалпроект, МосводоканалНИИпроект, НИИКВиОВ, НИИхиммаш, НПО Укрхиммаш, ПО химического машиностроения «Прогресс». Описан отечественный опыт по применению фильтр-прессов для обезвоживания осадков сточных вод, а также приведены материалы зарубежных публикаций.

Пособие содержит рекомендации, которые могут быть использованы при проектировании новых и реконструкции действующих сооружений по обезвоживанию осадков сточных вод на камерных и ленточных фильтр-прессах.

Пособие разработано ВНИИ ВОДГЕО (кандидаты техн. наук Е.В. Двинских — руководитель темы, А.С. Керин), НИИхиммаш (канд. техн. наук Ю.В. Гутин), ПО химического машиностроения «Прогресс» (инж. А.М. Грабский), Союзводоканалпроект (инж. Г.М. Мирончик), НПО Укрхиммаш (инж. В.С. Зиборов, Д.Ф. Пичахчи), МосводоканалНИИпроект (инж. М.Д. Литман).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Пособие рекомендуется использовать при проектировании установок для обезвоживания осадков сточных вод городов и промышленных предприятий на камерных и ленточных фильтр-прессах при новом строительстве и реконструкции действующих очистных сооружений. Применение рамных фильтр-прессов для обезвоживания осадков не рекомендуется в связи с большим объемом ручного труда и затруднениями при выгрузке осадка.

1.2. Камерные и ленточные фильтр-прессы, выпускаемые отечественной промышленностью, могут применяться для обезвоживания осадков городских и промышленных сточных вод на локальных и внеплощадочных очистных сооружениях. Целесообразность применения камерных или ленточных фильтр-прессов определяется на основании технико-экономических расчетов с учетом конкретных условий объекта: производительности, требуемой конечной влажности обезвоженного осадка, дальности его вывоза, размера производственных площадей, наличия минеральных реагентов или флокулянтов, характера последующих стадий обработки, возможности утилизации осадка и т.д.

Параметры работы камерных или ленточных фильтр-прессов при обезвоживании осадков промышленных сточных вод, учитывая большое разнообразие их качественного состава и свойств, принимаются по рекомендациям научно-исследовательских организаций на основании экспериментальных исследований.

1.3. Основным преимуществом камерных фильтр-прессов перед другими видами обезвоживающего оборудования (вакуум-фильтрами, центрифугами, ленточными фильтр-прессами) является более глубокая степень обезвоживания, поэтому их целесообразно применять в тех случаях, когда необходимо получение обезвоженного осадка более низкой влажности. По сравнению с вакуум-фильтрами камерные фильтр-прессы имеют меньшую удельную производительность, отнесенную к единице площади фильтрующей поверхности. Однако, учитывая развитую поверхность фильтрования камерных фильтр-прессов и их конструктивные особенности, по производительности, отнесенной к производственной площади, во многих случаях они сопоставимы с вакуум-фильтрами. Кроме того, камерные фильтр-прессы менее энергоемки по сравнению с вакуум-фильтрами и центрифугами по удельным энергозатратам, а современные конструкции камерных фильтр-прессов обеспечивают проведение процесса обезвоживания в автоматическом режиме.

Основным преимуществом ленточных фильтр-прессов является более высокая производительность и низкая энергоемкость. По конечным значениям влажности обезвоженного осадка ленточные фильтр-прессы сравнимы с вакуум-фильтрами и центрифугами.

1.4. Подробные сведения о фильтр-прессах приведены в каталоге «Фильтры для жидкости» (Москва, ЦИНТИхимнефтемаш, 1982 г.) и номенклатуре завода-изготовителя. Изготовитель фильтр-прессов — завод «Прогресс» — 261400, г. Бердичев.

Заказ на поставку фильтр-прессов оформляют в установленном порядке через Союзглавхимнефтемаш (109210, Москва, Покровский бульвар, 3).

Для заказа фильтр-прессов необходимо иметь согласованные опросные листы: для заказа камерных фильтр-прессов — с Укрниихиммашем (310126, Харьков, ул. Конева, 21), для заказа ленточных фильтр-прессов — с НИИхиммашем (125015, Москва, Б. Новодмитровская ул., 14).

1.5. Рекомендации на проектирование технологии механического обезвоживания осадков сточных вод с использованием камерных или ленточных фильтр-прессов могут быть разработаны совместно с ВНИИ ВОДГЕО.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАМЕРНЫХ И ЛЕНТОЧНЫХ ФИЛЬТР-ПРЕССОВ

2.1. Современные камерные фильтр-прессы подразделяются на диафрагменные и бездиафрагменные. Все они имеют одни и те же конструктивные элементы: плиты, оборудованные фильтрующей перегородкой, механизмы зажима и раскрытия плит, устройства для выгрузки обезвоженного осадка, коммуникации и арматуру для подвода осадка, сжатого воздуха и отвода фильтра. В диафрагменных фильтр-прессах плиты оснащены резиновыми диафрагмами (мембранами) для дополнительного обезвоживания нафильтрованного осадка.

2.2. Отечественной промышленностью выпускаются диафрагменные камерные фильтр-прессы ФПАКМ с поверхностью фильтрования 2,5; 5; 12,5; 25 м2 и камерные фильтр-прессы без диафрагм ФКIМм 52-800; ФКВ-500; ФКIГпм 600-1428 с поверхностью фильтрования 52, 500 и 600 м2 соответственно и ленточные горизонтальные фильтр-прессы ЛМН 10-1 Г, ФПЛ 1-5 с шириной фильтровальных лент соответственно 1,5 и 0,75 м.

В настоящее время освоено серийное производство модернизированных камерных диафрагменных фильтр-прессов КМП (камерный, механизированный с подвижной тканью), которые будут выпускаться взамен фильтр-прессов ФПАКМ примерно с тем же рядом площадей фильтрования.

На базе фильтр-пресса ФКВ-500 ведется разработка фильтр-прессов с меньшей поверхностью фильтрования с плитами из пластмасс (полипропилен).

2.3. Рабочее давление фильтрования на фильтр-прессах с отжимными диафрагмами допустимо до 1,2 МПа, на фильтр-прессах без диафрагм — до 1 МПа, на ленточных фильтр-прессах — 0,3 — 0,4 МПа.

2.4. Производительность диафрагменных фильтр-прессов примерно в 1,5 раза выше бездиафрагменных камерных фильтр-прессов при тех же значениях влажности выгружаемого осадка, однако они более сложны в эксплуатации и требуют специальной подготовки осадка перед подачей на обезвоживание: измельчения или удаления из исходного осадка частиц размерами более 3 мм. Поэтому выпускаемые отечественной промышленностью камерные диафрагменные фильтр-прессы ФПАКМ не рекомендуется использовать для обезвоживания осадка первичных отстойников городских сточных вод. При обезвоживании на ФПАКМах избыточного активного ила или сброженного осадка, более мелкодисперсных и однородных по гранулометрическому составу по сравнению с первичным осадком, требуется измельчение крупных включений или процеживание осадка, аналогичные требования предъявляются и к осадкам промышленных сточных вод. Необходимость удаления из осадка частиц размером более 3 мм перед подачей на обезвоживание сдерживает широкое применение фильтр-прессов ФПАКМ для обезвоживания осадков городских сточных вод, но не исключает их применение для этой цели. Вопрос о применении фильтр-прессов типа ФПАКМ должен решаться в каждом случае с учетом гранулометрического состава осадка и возможности удаления из осадка крупных частиц. Камерные бездиафрагменные фильтр-прессы имеют большой диаметр питающих коммуникаций, поэтому при их применении не требуется измельчения крупных частиц осадка.

В табл. 1 приведены основные технические характеристики наиболее широко применяемых отечественных камерных фильтр-прессов, освоенных промышленностью.

Показатели	Фильтр-пресс
	ФПАКМ-25	ФКIМм 52-800	ФКВ-500	ФКIГпм 600-1428
Площадь фильтрующей поверхности, м2	25	52	500	600
Рабочее давление, МПа	1,2	1	1	1
Толщина осадка, мм	5 — 35	35	30	30
Объем камер, м3	1	0,9	7	9
Количество фильтровальных плит, шт.	16	60	115	116
Размеры плит, мм	1100 x 1800	Ø 800	1500 x 1700	1400 x 1900
Ширина ткани, мм	1100	900	1600	1600
Установленная мощность электродвигателей, кВт	31,5	4,5	14,8	10
Трубопровод диаметром, мм, для:
подачи суспензии	100	70	150	150
подачи воздуха просушки	65	-	65	65
подачи воздуха продувки	-	-	65	65
подачи воздуха для регенерации	65	-	-	-
отвода фильтрата	125	-	150	-
сброса суспензии	50	-	100	100
подачи воды на диафрагмы	65	-	-	-
отвода воды на диафрагмы	65	-	-	-
Ширина транспортерной ленты для осадка, мм	1000	1000	1200	1200
Размеры, мм:
длина	3780	6300	16050	12150
ширина	2150	1350	3325	2350
высота	4240	1900	2185	2450
Масса, кг	14970	8930	100930	58400
Отвод фильтрата	Закрытый	Открытый	Закрытый	Открытый

На рис. 1 представлена схема фильтр-пресса ФПАКМ. Фильтр состоит из набора горизонтальных прямоугольных плит. Между плитами зигзагообразно протянута бесконечная лента из фильтровальной ткани. Фильтровальные плиты могут перемещаться вверх или вниз по четырем направляющим под действием гидравлического привода. Фильтр имеет подводящий коллектор для подачи исходного осадка и воздуха в камеры, отводящий коллектор для удаления фильтрата и коллектор для подачи воды на диафрагмы при отжиме осадка и для выпуска воды после окончания отжима.

Рис. 1. Схема фильтр-пресса ФПАКМ

13 — коллектор подачи; 14 — плита верхняя упорная; 15 — коллектор давления; 16 — плита фильтрующая; 17 — нажимная плита; 18 — блок слива

Фильтровальная лента, на которой в камерах образуется осадок, приводится в движение приводом после раскрытия фильтра. Обезвоженный осадок снимается с ленты ножами и удаляется в бункер. В процессе движения фильтровальная лента проходит камеру регенерации, где промывается водой.

Фильтр-пресс ФПАКМ поставляется в комплекте с водонасосной станцией для подачи воды на диафрагмы, маслонасосной станцией для питания гидравлической системы управления механизмом зажима плит, механизмом натяжения ткани, приводами запорной арматуры, а также электрической системой управления, обеспечивающей автоматическую или полуавтоматическую работу исполнительных механизмов фильтр-пресса. Длительность стадий рабочего цикла фильтр-пресса в автоматическом режиме работы контролируется с помощью реле времени.

Зажим плит ........................................................ 1,5

Разжим плит ....................................................... 1,5

станция; 3 — насос для подачи осадка; 4 — емкость исходного

Регенерация фильтровальной ткани на фильтр-прессах ФПАКМ производится в процессе выгрузки осадка и может быть продолжена по окончании выгрузки путем увеличения времени протяжки ткани, так как бесконечная лента ткани проходит из межплитного пространства в камеру регенерации и снова возвращается в плиты.

На рис. 3 - 5 представлены принципиальные схемы камерных бездиафрагменных фильтр-прессов ФКIМм 52-800, ФКВ-500 и ФКIГпм 600-1428.

плита; 3 — втулка; 4 — гайка; 5 — планка для установки фильтровального полотна (салфетки); 6 — нажимная плита; 7 — механизм зажима; 8 — пульт управления; 9 — станция управления; 10, 11 — стойки; 12 — салфетка фильтровальная; 13 — рукоятка плиты; 14 — балка опорная

Рис. 4. Схема фильтр-пресса камерного типа ФКВ-500

1 — подвод воздуха на просушку (второй вариант); 2 — воздушник; 3 — упорная плита; 4 — подвод воздуха на просушку и продувку; 5 — отвод фильтрата; 6 — сброс осадка из коммуникации при продувке; 7 — подвод осадка

Рис. 5. Фильтр-пресс механизированный (F = 600 м2)

1 — механизм зажима; 2 — плита нажимная; 3 — механизм перемещения плит; 4 — плита упорная; 5 — плита фильтровальная

В фильтр-прессах ФКIМм 52-800 и ФКIГпм 600-1428 фильтрат отводится через отверстия, расположенные в нижней части плиты (открытый отвод фильтрата).

В фильтр-прессе ФКВ-500 обеспечивается закрытый отвод фильтрата через 4 канала в углах плит, которые затем объединяются в общий коллектор, расположенный со стороны упорной плиты.

Продолжительность вспомогательных операций бездиафрагменных фильтр-прессов зависит от количества фильтровальных плит. Опытно-промышленные испытания камерных фильтр-прессов ФКIМм 52-800 и ФКВ-500 на осадках городских сточных вод показали, что продолжительность вспомогательных операций, включая просушку, составляет для фильтр-пресса ФКIМм 52-800 27 — 30; для фильтр-прессов ФКВ-500 — 35 — 45 мин.

Продолжительность основных операций на камерных фильтр-прессах зависит от свойств фильтруемого осадка и режима фильтрования.

В табл. 2 приведен состав рабочих циклов камерных фильтр-прессов.

Таблица 2

Операции рабочего цикла	Фильтр-пресс
	ФПАКМ-25	ФКIМм 52-800	ФКВ-500	ФКIГпм 600-1428
Зажим	*	+	+	+
Фильтрование	*	+	+	+
Отжим-1	+	-	-	-
Сброс-1 из коллектора подачи	*	-	*	-
Промывка	*	-	*	-
Отжим-2	+	-	-	-
Сброс-2 из коллектора подачи	*	-	*	*
Просушка	*	+	*	*
Разжим	*	+	*	*
Выгрузка	*	+	*	*
Регенерация	*	+	+	+

Регенерация фильтровальных салфеток на бездиафрагменном фильтр-прессе производится после выгрузки осадка специальным устройством, производящим промывку ткани водой под давлением 10 МПа. В настоящее время планируется комплектование камерных фильтр-прессов ФКВ-500 и ФКIГМм 600-1488 устройством для регенерации салфеток. Устройство монтируется на направляющих балках фильтр-пресса и приводится в рабочее положение при необходимости промывки ткани. Количество воды на промывку принимают из расчета 0,002 — 0,003 м3/м2 на одну промывку.

фирмы «Альфа-Лаваль» (Швеция)

фирмы «Хюннят» (Финляндия)

1 — фильтровальная лента № 1; 2 — системы регенерации фильтровальных лент; 3 — отжимной барабан; 4 — прессующие ролики; 5 — сгуститель осадка; 6 — поддерживающие ролики; 7 — направляющий барабан; 8 — фильтровальная лента № 2; 9 — направляющие ролики; 10 — отжимные ролики

Рис. 8. Угловой ленточный фильтр-пресс фирмы «Беллмер» (ФРГ)

1 — фильтрующий барабан; 2 — фильтровальная лента № 2; 3 — вертикальный участок фильтрования; 4 — направляющий ролик; 5 — фильтровальная лента № 1; 6 — горизонтальный участок фильтрования; 7 — смеситель осадка и реагента; 8 — система регенерации фильтровальных лент; 9 — отжимные ролики; 10 — сборник фильтрата; 11 — трубопровод отвода фильтрата из фильтрующего барабана

Таблица 3

Фирма-изготовитель, страна	Марка	Тип	Габариты, мм			Ширина фильтровальной ленты, мм	Масса, т	Установленная мощность, кВт
			длина	ширина	высота
«Кубота»	BP-500	Горизон-	3500	1000	1700	500	3,0	1,5
(Япония)	BP-1000 BP-1500 BP-2000 BP-2500 BP-3000	тальный « » « » «»	4200 5500 5500 5500 5500	1700 2300 2800 3500 4000	1900 2100 2100 2200 2200	1000 1500 2000 2500 3000	4,5 8 11 14 19	1,5 2,2 2,2 3,7 3,7
Завод	ЛМН-10-1Г	Горизон-	5900	2900	2300	1500	6	4
«Прогресс»		тальный
(СССР)
Завод	ФПЛ 1-5	Горизон-	4500	1520	1630	750	2,5	1,5
«Водмашоборудование»		тальный
(СССР)
«Альфа-»	P-500	Петле-	4465	1200	2250	500	3,5	2,5
Лаваль» (Швеция)	P-1000 P-1500	образный « »	4465 4465	1700 2200	2250 2250	1000 1500	4 4,5	2,5 2,5
«Хюннят»	S-H0,5	Барабан-	3680	830	-	500	1,2	-
(Финляндия)	S-H1 S-H1,5 S-H2 S-H2,5	ный « » « »	3680 3680 3680 3680	1330 1830 2330 2830	- — - -	1000 1500 2000 2500	1,8 2,6 3,5 4,5	- — - -

К основным конструктивным элементам ленточных фильтр-прессов относятся: приемный лоток осадка, фильтровальные ленты, приводной и направляющий барабаны, система роликов, обеспечивающая заданную траекторию движения фильтровальных лент, узлы отжима осадка; система регенерации фильтровальных лент, сборные поддоны фильтрата и промывной воды, ножи для съема осадка.

Независимо от конструктивных особенностей ленточные фильтр-прессы имеют три основные технологические зоны:

гравитационного фильтрования, которая в некоторых конструкциях может быть объединена с зоной фильтрования под вакуумом;

предварительного отжима;

Максимальное давление фильтрования при отжиме составляет на ленточном фильтр-прессе 0,3 — 0,4 МПа, величину вакуума принимают 0,0066 — 0,013 МПа.

На рис. 9 представлена схема ленточного фильтр-пресса ЛМН 10-1Г. Он состоит из рамы, выполненной в виде сварной трубчатой станины, двух фильтровальных лент, приводного и трубчатого барабанов, системы роликов, обеспечивающих заданную траекторию движения фильтровальных лент, натяжных роликов, отжимного ролика, узлов предварительного и окончательного отжима осадка, вакуумной камеры, приемного лотка, систем регенерации фильтровальных лент, поддонов для сбора фильтрата и промывной воды, ножей для съема осадка с фильтровальных лент. Узел предварительного отжима осадка выполнен в виде рамы с установленными в ней шарами. Положение рамы относительно фильтровальных лент регулируется. Диаметр шаров увеличивается по ходу движения лент, тем самым изменяя величину давления на осадок. Узел окончательного отжима осадка представляет собой систему роликов различных диаметров, уменьшающихся по ходу движения фильтровальных лент, зазор между роликами верхнего и нижнего рядов регулируется. Ролики верхнего ряда могут располагаться как между роликами нижнего ряда, так и над ними.

3 — приемный лоток осадка; 5 — фильтровальная лента № 2;

8 — трубчатый барабан; 9 — узел предварительного отжима осадка; 10 — приемный поддон фильтрата и промывной воды; 11, 15 — система регенерации фильтровальных лент; 12 — узел окончательного отжима осадка; 13 — приводной барабан; 14 — нож для съема осадка

Изменение поперечного положения фильтровальных лент относительно ленточного фильтр-пресса производится с помощью регулирующих роликов путем изменения положения ролика по отношению к направлению перемещения лент. С этой целью одна из опор выполнена подвижной и по сигналу датчика положения ленты может перемещаться в нужном направлении с помощью исполнительного механизма с электродвигателем. Ленточный фильтр-пресс имеет подводящие трубопроводы для подачи осадка и воды для регенерации фильтровальных лент, а также вакуум-линию и отводящий коллектор для удаления фильтрата и промывной воды.

Экипировка ленточных фильтр-прессов осуществляется фильтровальными лентами из лавсанового или полиэфирного моноволокна с петельными швами № 10 и 11, изготовляемыми Краснокамским заводом металлических сеток. Ленточные фильтр-прессы экипируются двумя фильтровальными лентами, длины которых составляют: для ЛМН 10-1Г — 13,8 и 16,5 м, а ФПЛ 1-5 — 8,9 и 13,07 м. Ленточный фильтр-пресс ФПЛ 1-5 (рис. 10) поставляет завод «Водмашоборудование» (г. Воронеж).

Рис. 10. Ленточный фильтр-пресс ФПЛ 1-5

1 — подача осадка; 2 — нож для съема осадка;

фильтровальных лент; 5 — привод фильтр-пресса; 6 — отжимные ролики; 7 — фильтровальная лента № 2; 8 — прижимной ролик; 9 — фильтрующий барабан

3. ПОДГОТОВКА ОСАДКА ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НА ФИЛЬТР-ПРЕССАХ

3.1. Осадок перед обезвоживанием на фильтр-прессах должен иметь высокую концентрацию, низкие значения удельного сопротивления фильтрованию и показателя сжимаемости. Для получения экономически приемлемых значений производительности фильтр-прессования величина удельного сопротивления исходного осадка не должна превышать 20 - 30 \cdot 10^{10}\text{см}/\text{г} , а величина показателя сжимаемости должна находиться в пределах от 0,8 до 1,1.

На ленточных фильтр-прессах могут обезвоживаться осадки с более высокими значениями показателя сжимаемости, так как процесс обезвоживания на них происходит под действием сил гравитации и возрастающего давления.

3.2. Перед подачей на фильтр-пресс осадки целесообразно сгущать до максимально возможной высокой концентрации твердой фазы, при которой обеспечиваются нормальные условия подачи его на обезвоживание, так как производительность фильтр-пресса пропорциональна исходной концентрации осадка.

Для осадков, образующихся при механической и физико-химической очистке производственных сточных вод, параметры сгущения и концентрации сгущенного осадка определяются экспериментально в зависимости от их состава и свойств. Для осадков станций биологической очистки концентрация твердой фазы перед подачей на фильтр-пресс должна быть не менее 4% массы сухого вещества, для осадков первичных отстойников и сброженной смеси — 3 - 3,5%, для избыточного активного ила и стабилизированной смеси осадков соответственно.

Перед обезвоживанием сброженного осадка на камерных фильтр-прессах следует предусматривать его промывку очищенной сточной водой и последующее уплотнение в соответствии со СНиП 2.04.03-85.

Возможно применение других методов кондиционирования, например, тепловой обработки, которые обеспечивают необходимость для фильтр-прессования характеристики осадков.

Тип, дозы реагентов и режим кондиционирования осадков промышленных сточных вод определяются экспериментально. Некоторые виды промышленных осадков, имеющие низкие значения удельного сопротивления фильтрации, не требуют предварительного кондиционирования.

3.4. Наиболее эффективным минеральным реагентом для кондиционирования осадков, образующихся при биологической очистке сточных вод, являются хлорное железо и известь. Взамен хлорного железа можно использовать промышленные отходы: плав хлоридов — отход титаномагниевого производства (ТУ 48-10-55-78) и отходы промышленности органического синтеза — хлориды алюминия; вместо извести строительной (ГОСТ 9179-77) возможно применение извести-пушонки карбидной (ТУ 6-02-936-74). Однако дозы указанных реагентов должны быть увеличены в 1,2 — 1,5 раза по сравнению с дозами хлорного железа и извести.

3.5. Для подготовки осадка к обезвоживанию на камерных фильтр-прессах эффективно применение в сочетании с реагентами присадочных материалов. Введение в осадок присадочных материалов позволяет снизить дозу реагентов в 1,5 — 2 раза или повысить производительность фильтр-пресса в 1,5 — 3 раза в зависимости от свойств осадка. Кроме того, присадочные материалы снижают влажность обезвоженного осадка и улучшают условия съема осадка с фильтрующей перегородки. В качестве присадочных материалов могут быть использованы: зола от сжигания осадка, зола от сжигания угля, отработанная формовочная земля, отход производства соды, угольная пыль и т.д. Размер частиц присадочных материалов должен быть 0,1 — 0,25 мм при дозах хлорного железа и извести до 3% и 9% соответственно и 0,5 — 1 мм при бо́льших дозах реагентов. Плотность твердой фазы присадочного материала должна быть в пределах 1,2 — 3 г/см3. Присадочные материалы рекомендуется вводить в осадок в смеси с известковым молоком или в виде суспензии с концентрацией твердой фазы до 30%. Смешение осадка и присадочного материала осуществляют путем механического перемешивания. Доза присадочного материала зависит от свойств осадка и присадочного материала, в частности, от его удельной поверхности, и определяется экспериментально. Ориентировочная доза присадочного материала при обезвоживании осадков городских сточных вод составляет 50 — 100% массы сухого вещества осадка.

3.6. Перед обезвоживанием на ленточных фильтр-прессах осадков городских сточных вод применяют флокулянты катионного типа. Концентрацию флокулянта в растворных баках принимают 1 — 2%, концентрацию рабочего раствора флокулянтов принимают 0,1%. Для растворения флокулянта применяют воду питьевого качества. Режим приготовления рабочих растворов флокулянта принимается в соответствии с техническими указаниями на применение данного вида реагента. В зависимости от марки применяемого флокулянта, вида и свойств обезвоживаемого осадка доза его колеблется от 0,1 до 1,5% в расчете на массу сухого вещества осадка и определяется экспериментально в каждом конкретном случае.

Дозирование осадка и флокулянта следует предусматривать одновинтовыми насосами-дозаторами с плавной регулировкой подачи, смешивание осадка с флокулянтом производят в смесителях механического или гидравлического типа. Время смешивания осадка с флокулянтом 30 — 50 с.

4. ТЕХНОЛОГИЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКОВ НА ФИЛЬТР-ПРЕССАХ

4.1. Камерные фильтр-прессы — фильтровальные аппараты периодического действия. Рабочий цикл фильтр-пресса состоит из следующих операций:

1 — сборка фильтр-пресса — закрытия камер;

3 — отжима (для диафрагменного пресса) нафильтрованного осадка диафрагмой или запрессовывания осадка в камеры после их заполнения осадком (для камерного бездиафрагменного фильтр-пресса);

4 — отдувки диафрагмы и просушки осадка (для диафрагменного фильтр-пресса), продувки коммуникаций (для бездиафрагменного фильтр-пресса);

5 — разгрузки фильтр-пресса, которая для камерного диафрагменного фильтр-пресса ФПАКМ производится путем раскрытия камер и протягивания бесконечной фильтровальной ленты, а для бездиафрагменного фильтр-пресса — путем раскрытия камер и выгрузки осадка под собственным весом;

6 — регенерации фильтровальной перегородки и закрытия камер фильтр-пресса.

Операции загрузки фильтр-пресса (2) для нафильтровывания осадка, отжима осадка диафрагмой или при его запрессовании (3) являются основными операциями, продолжительность которых определяет фактическое время фильтрования; операции 1, 4, 5 и 6 определяют затраты времени на вспомогательные операции.

4.2. Производительность камерного фильтр-пресса G можно рассчитать по формуле, если известно основное время фильтрования, т/ч:

G = K \frac{Fh\rho_{\text{ос}} \frac{100 - W}{100}}{\tau_{\text{ср}} + \tau_{\text{всп}}} ,

где F — фильтрующая поверхность, м2;

h — толщина слоя осадка или глубина камеры, м;

\rho_{\text{ос}} — плотность обезвоженного осадка, кг/м3;

W — влажность обезвоженного осадка, %;

\tau_{\text{ср}} — время основных операций, с;

\tau_{\text{всп}} — время вспомогательных операций, с;

K — переводной коэффициент, равный для диафрагменных фильтр-прессов 3,6 \cdot 10^{3} , для бездиафрагменных фильтр-прессов 1,8 \cdot 10^{3} .

Числитель формулы выражает массу сухого вещества осадка, обезвоженного на фильтр-прессе за один фильтроцикл, знаменатель — продолжительность фильтроцикла. Анализ литературных данных показывает, что в настоящее время не определена аналитическая зависимость, позволяющая рассчитать время фильтрования до получения осадка определенной влажности, а существующие эмпирические зависимости справедливы лишь для конкретных видов осадков в определенном диапазоне их свойств. Поэтому производительность фильтр-пресса в каждом конкретном случае определяется экспериментально или принимается по аналогии с другими похожими по свойствам осадками.

В табл. 4 приведены характерные параметры обезвоживания осадков городских и промышленных сточных вод на камерных фильтр-прессах.

Таблица 4

Вид осадка	Фильтр	Давление фильтрования	Вид и дозы реагентов	Влажность, %	Производительность, кг/м2 x ч
		давление отжима
Отходы углеобогащения	ФПАКМ-25	5 -- 12	-	18 — 22	20 — 25
Осадок сточных вод заводов	ФПАКМ-25	5 --	-	27 — 35	20 — 60
огнеупоров		12
Осадок газоочистки	ФПАКМ-25	3 --	-	35 — 40	23 — 27
ферросплавных печей		12
Осадок сточных вод производства	ФПАКМ-25	3 --	CaO, ПАА	50 — 70	2,5 — 15
синтетического каучука		12
Сброженный	ФПАКМ-25	3	FeCl — 5%	50 — 64	9 — 12
промытый осадок		-- 12	3 CaO — 12%
Осадок углеобогащения	Камерные	7 — 8	-	20 — 25	10 — 17
Сброженный осадок	ФПАКМ-25	3	FeCl — 5%	60 — 70	7 — 9
Люберецкой станции аэрации		- 8	3 CaO — 15%
Сброженный осадок	ФКВ-500	8	FeCl — 5%	51 — 70	3 — 4
Курьяновской станции аэрации			3 CaO — 20%
То же	ФКIМм 52-800	6 — 8	CaO — 20%	51 — 70	2 — 3,5

станция; 9 — ФПАКМ; 10 — подача осадка на обезвоживание;

13 — дезинтегратор; 14 — исходный осадок

Рис. 14. Принципиальная схема установки камерного бездиафрагменного фильтр-пресса с подачей осадка через монжусы

обработку; 3 — приемная емкость для осадка; 4 — исходный

При проектировании транспортных линий от фильтр-прессов с большой поверхностью фильтрации необходимо предусмотреть устройства в виде стальных полос над транспортером для дробления больших кусков выгружаемого из фильтр-пресса обезвоженного осадка перед поступлением его на транспортер.

Допускается выгрузка осадка на специальные площадки в цехе, откуда грейфером его можно грузить на транспорт.

4.6. Процесс обезвоживания осадка на ленточных фильтр-прессах осуществляется в непрерывном режиме под действием сил гравитации (вакуума) и увеличивающегося давления, создаваемого сходящимися фильтровальными лентами и отжимными роликами. После съема обезвоженного осадка фильтровальные ленты проходят узел регенерации, где промываются водой под давлением 0,4 — 0,6 МПа, расход промывной воды составляет 4 — 8 м3/ч. Установка для обезвоживания осадка на ленточном фильтр-прессе включает узел приготовления рабочих растворов реагентов, узел кондиционирования осадка и подачи его на ленточный фильтр-пресс, собственно ленточный фильтр-пресс, систему транспортировки обезвоженного осадка, подвода и отвода промывной воды. На рис. 15 представлена принципиальная технологическая схема обезвоживания осадков на ленточных фильтр-прессах.

осадков сточных вод на ленточных фильтр-прессах

1 — трубопровод подачи осадка; 2 — растворные баки флокулянта с мешалками; 3 — расходные баки флокулянта с мешалками; 4 — подача воды для растворения флокулянта; 5 — насосы-дозаторы флокулянта; 6 — ленточные фильтр- прессы; 7 — отвод обезвоженного осадка; 8 — приемный колодец фильтрата; 9 — фильтр очистки технической воды; 10 — насосы-дозаторы осадка; 11 — подача технической воды для регенерации фильтровальных лент

В табл. 5 приведены характерные параметры обезвоживания осадков сточных вод на ленточных фильтр-прессах по зарубежным данным.

Таблица 5

Осадок сточных вод	Начальная влажность, %	Доза флокулянта, кг на 1 т сухого вещества	Конечная влажность, %	Производительность, м3/ч
Сырой осадок первичных отстойников	94 — 95,7	4 — 5	72 — 78	3 — 6
Смесь сырого осадка и активного ила	95 — 97	4 — 7	76 — 80	3 — 5
Сброженный осадок	95 — 95,5	3 — 4	73 — 75	3 — 5
Избыточный активный ил	97 — 97,5	4 — 7	77 — 82	4 — 6
Гидроксидный шлам	98	6,8	87	1 — 2
Осадок керамической промышленности Угольный шлам	80,2 — 85,4 76 — 90	3 — 6 0,8 — 1,5	59 — 64 25 — 35	- 6 — 12

Данные, приведенные в табл. 5, относятся к ленточному фильтр-прессу с рабочей шириной ленты 1000 мм.

В табл. 6 приведены результаты по обезвоживанию осадков сточных вод первичных отстойников на ленточном фильтр-прессе ЛМН 10-1Г при влажности исходного осадка 94,5%.

Таблица 6

Доза флокулянта на сухое вещество, %	Скорость движения фильтровальных лент, м/мин	Производительность, м3/ч	Влажность обезвоженного осадка, %
0,35 — 0,45	1	5	73,2
0,35 — 0,45	2	5	75,5
0,35 — 0,45	3	5	76,4
0,32	4	10,5	78,2
0,32	6	14	79,0

4.7. В качестве фильтрующих перегородок на камерных фильтр-прессах применяют высокопрочные фильтровальные ткани с гладкой безворсовой поверхностью. Толщина ткани должна быть более 1 мм. Наиболее широкое применение имеют следующие фильтровальные ткани: лавсановые ТЛФ-5 (арт. 56190), ТЛФ-300 (арт. 56244); капроновая арт. 56035; куралоновая ДКФ-1 (арт. 56325).

Для уплотнения межплитного пространства на камерных бездиафрагменных фильтр-прессах к фильтровальным салфеткам по периметру должны быть пришиты уплотнительные прокладки шириной 100 мм из эластичной синтетической фильтроткани толщиной более 1 мм. В качестве уплотнительной ткани может быть использована основная фильтровальная ткань или полиэфирная ткань БФ-ЛХ, или лавсановая арт. 86034.

Фильтровальные ленты ленточных фильтр-прессов изготовляют из полиэфирного или лавсанового моноволокна, а их выпускает Краснокамский завод металлических сеток (617000, Пермская обл., г. Краснокамск, ул. Шоссейная, 23).

5. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ РАБОТЫ ФИЛЬТР-ПРЕССОВ

5.1. Под оптимальным режимом работы фильтр-прессов понимается такой режим, при котором в условиях конкретных очистных сооружений в зависимости от свойств исходного осадка и требований к степени обезвоживания отфильтрованного осадка обеспечивается работа фильтр-прессов с наибольшей производительностью при условии получения осадка с заданной влажностью.

---