Способ обезвоживания осадков

 

IIII 546566

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресяублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.02,75 (21) 2106928/26 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень М 6

Дата опубликования описания 03.03.77 (51) М. Кл С 02С 3/00

Государстееинык комитет

Совета Министров СССР по делам изобретен::й и открытий (53) УДК 628.336(088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Клячко, Э. А, Прошин, Г. Д. Павлов, В. Т. Плотников и О. Ю. Кузнецов

Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКОВ

Изобретение относится к спосооам обезвоживания осадков и может быть использовано на водопроводных станциях и станциях очистки сточных вод.

В настоящее время для частичного разделения твердой и водной части осадка применяются декантация и фильтрование под действием давления, центробежных и гравитационных сил. Для некоторых видов осадков, например, получаемых при обработке маломутных высокоцветных вод минеральными коагулянтами, этп способы обезвоживания осадков малоэффективны. Наиболее полное обезвоживание осадков с потерей их гидрофильных свойств получают предварительной обработкой осадков путем разрушения структуры связи воды и твердого вещества при медленном замораживании всего объема водной части осадка.

Известен способ обезвоживания осадка путем попеременного использования трех емкостей для осуществления подготовительно-заключительных операций (наполнения емкости осадком и выпуска осадка), замораживания, плавления осадка с использованием в качестве источника холода холодильной машины с теплопередачей от холодильного агента к осадку через стенку теплообменников (1).

Однако при этом способе значительны энергетические затраты, связанные с низким коэффициентом теплопередачи (в среднем

100 ккал/м ч.град), с периодической работой емкостей; кроме того, этот способ отличают высокая металлоемкость установки и слож5 ность управления процессами. Известен также способ обезвоживания осадков сточных вод путем замораживания и плавления водной части осадка прп непосредственном контакте с легкокипящим хладагентом с последующей

10 декантацией и вакуум-фильтрацией. В этом способе предусматривается предварительная обработка осадка путем деаэрацпп и предварительного охлаждения f2). Однако этот способ обезвоживания осадков отличают многостадийность последовательно осуществляемых операций по предварительной подготовке осадка, неэффективное осуществление обработкикп осадка, недостаточно интенсивный процесс плавления замороженного осадка прп

20 конденсации на его поверхности газообразного хладагента, а также значительные теплопритоки от окружающей среды и работающего оборудования к аппаратам и коммуникациям установки, имеющим большую наружную по25 верхность теплопередачп. Все это вызывает усложнение технологии и ухудшение обезвоживания осадков, увеличение капитальных и энергетических затрат на осуществление данного способа обработки осадков.

30 С целью повышения степени обезвоживания

54G566 осадка и упрощения процесса, замораживание, плавление и декантацию осадка проводят в одном аппарате, подавая осадок в верхшою часть аппарата противотоком хладагенту, при температуре, изменяющейся по высоте колонны от — 10 до 0 С в течение

0,1 — 3 мип в зоне замораживания и от 0 до

+4 Ñ в течение 0,1 — 6 мин в зоне плавления.

В качеств" хладагента используют хладагенты с удельным весом 0,5 — 0,85 г/см .

Предложенный способ по сравнению с известным обеспечивает: образование гранул осадка с малой дисперсией размеров путем капельного распределения жидкого осадка в верхнем слое переохлажденного хладагента и одинаковое время промораживания гранул осадка, что увеличивает конечную степень обезвоживания осадка и интенсифицирует процесс; осуществление плавления гранул осадка с большей скоростью за счет псевдоожижения гранул, опускающихся в слое жидкого хладагента с возрастающей положительной температурой и всплывающих пузырьков пара хладагента, конденсирующегося на гранулах осадка с выделением тепла; отсутствие балластного перекачивания жидкого хладагента из аппарата, в связи с проведением замораживания и плавления осадка, а также декантации осадка и хладагента в одном аппарате; уменьшение теплопритоков к установке от окружающей среды за счет сокращения общей наружной поверхности теплопередачи аппаратов, трубопроводов, оборудования на

35 — 40 / и соответственное уменьшение тепловой нагрузки на холодильную машину, компенсирующую теплопритоки на 25 — 30 /, а также увеличение скорости процесса за счет исключения времени на транспортирование осадка и хладагента при осуществлении основных технологических операций: замораживания, оттаивания, декантации.

Способ осуществляется следующим образом: осадок влажностью 96 — 99 /, предварительно деаэрируют, охлаждают до 0,1 — 2 С и затем вводят в паровую зону вертикальной колонны, заполненной жидким испаряющимся хладагентом. В колонне поддерживают давление, соответствующее температуре испарения верхнего слоя жидкого хладагента до — 10 С. Температура испарения нижележащих слоев жидкого хладагента возрастает соответственно увеличению давления на слой, определяемого как сумма избыточного давления в паровой зоне колонны и гидростатического давления вышележащего слоя жидкого хладагента. Промораживание осадка, диспергированного в хладагенте, осуществляют в зоне замораживания при температуре от — 10 до

0 С по мере осаждения гранул в слое хладагента под действием силы тяжести. При дальнейшем осаждении гранулы осадка попадают в зону плавления, где происходит размораживание гранул осадка при температуре от

0 до 4 С по мере их осаждения. Завершают плавление гранул за счет выделения тепла

25 зо

55 бО

65 при конденсации на их поверхности паров хладагснта, который отводят ко: прессором из паровой зоны колонны, охлаждают для компенсации теплопритоков и равномерно диспергируют в нижних слоях жидкого хладагента в виде парожидкостной смеси. Размороженный осадок под действием силы тяжести опускается ниже слоя кидкого хладагента на дно колонны и в зоне декантации происходит разделение воды и твердого вещества осадка, а также вовлеченного в воду хладагепта по разности плотностей. При этом капл и и пузырьки вовлеченного хладагента всплывают к нижнему пограничному слою жидкого хладагента, а твердое вещество осадка осаждается в воде на дно колонны.

Осадок удаляют из колонны, выделяют из осадка остаточный хладагент, например, отдувкой инертным газом, обезвоживают на вакуум-фильтрах до влажности 73 — 78o и транспортируют в отвал.

Пример. Обезвоживают осадок из горизонтальных отстойников, содержащий в своем составе гидроокись, основные соли алюминия, органические вещества и минеральные вещества. Влажность осадка 99 /, удельное сопротивление фильтрованию, характеризующее водоотдачу осадка, 1425,10" см/г. Хладагент— технический н-бутан следующего состава:

Н-бутан — 93,0 /ц (весовых); пропан — 6,0, этан — 0,4 /д, прочие газы — 0,6 . Удельный вес жидкого хладагента при температуре — 5 С составляет 0,605 г/см . Изменение температуры кипения хладагента при изменении давления на величину гидростатического напора 1 м жидкого хладагента составляет

1,28 С.

Хладагент в количестве 250 л заливают в колонну диаметром 200 мм, высотой 9,0 м. Через верхнее распределительное устройство заливают 14 л деаэрированной водопроводной воды. При этом в колонне происходит разделение воды и жидкого хладагента по удельному весу. Слой воды находится под слоем жидкого хладагента, паровая зона заполнена насыщенным паром хладагента и воды. Пары хладагента отбирают компрессором из паровой зоны колонны, сжижают в конденсаторе холодильной машины и вновь возвращают через распределительную систему в нижние слои жидкого хладагента. При испарении хладагента в условиях непрерывного отведения пара из колонны происходит охлаждение жидкого хладагента и в соответствии с условиями равновесного состояния температура жидкого хладагента изменяется от — 9 С в верхнем слое до 1,5 С в нижнем слое, По высоте колонна имеет четыре зоны: паровую зону высотой 0,3 м; зону замораживания высотой 6,0 м с температурой в верхнем слое зоны — 9 С и давлением 0,9 ата, в нижнем слое 0 С и 1,15 ата; зону плавления высотой

1,2 м с температурой в верхнем слое зоны

0 С и давлением 1,15 ата, в нижнем слое 1,5 С и 1,2 ата; зону декантации высотой 0,5 м. При

546566

Формула изобретения

Составитель Э. Прошин

Техред H. Аук

Редактор М. Афанасьева

Корректор А. Степанова

Заказ 245/14 Изд, № 207 Тираж 1!24 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 температуре в верхнем слое зоны замораживания — 9 С в верхнюю часть кол 1ппь по распределителю подают деаэрироваииый прп давлении 0,04 ата и предварительно охлажденный до 2 С осадок.

Распределенный в виде капель в жидкость хладагента осадок промораживается, превращаясь в гранулы льда, по мере осаждения в зоне кристаллизации под действием разности удельного веса льда (у=0,918 г/см ) и хладагента (7=0,605 г/см ). При дальнейшем осаждении гранулы опускаются в зону плавления и частично плавятся, проходя зону положительной температуры. Заканчивается плавление гранул в нижних слоях зоны плавления при одновременной конденсации на поверхности гранул паров хладагента. После расплавления гранул осадка твердое вещество осадка, вода и хладагент, вовлеченный в воду, декантиоуются по разности удельного веса. Твердую фазу осадка и воду удаляют из колонны. Удельное сопротивление фильтрованию осадка, прошедшего обработку в колонне, уменьшается в 178 раз и составляет

8. 10 —" см/ r. Влажность осадка после вакуумфильтрования составляет 78%, производительность вакуум-фильтра — 27 кг/мз ч по сухому веществу осадка.

1. Спосоо обезвоживания осадков путем деаэрации, предварительного охлаждения, замо5 раживания и плавления водной части осадка при непосредственном контакте с легкокипящим хладагентом с последующей декантацией и вакуум-фильтрацией, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени обез10 воживания и упрощения процесса, замораживание, плавление и декантацию осадка проводят в одном аппарате, подавая осадок в верхн|ою часть аппарата противотоком хладагенту, при температуре, изменяющейся по высоте

Г5 колонны от — 10 до 0 С в течение 0,1 — 3 мин. в зоне замораживания и от 0 до +4 С в течение 0,1 — 3 мин. в зоне замораживания и от 0 до —,-4 С в течение 0,1 — 6 мин. в зоне плавления.

20 2. Спосоо по п. 1, отличающийся тем, что в качестве хладагента используют хладагенты с удельным весом 0,5 — 0,85 г/см"".

Источники информации, принятые во внима25 нпе при экспертизе:

1. Doe P. %. «J. Industrial %ater Engeneering >. 1965, 19, 251.

2. Лвторское свидетельство СССР N 404777, кл. С 02С 3, 00, 1973.