Тепловая обработка и замораживание осадков.
При решении проблемы обработки осадков городских СВ большое значение придается применению безреагентных способов изменения их физико-химических свойств. Одним из эффективных способов является их термическая обработка с использованием как высоких, так и низких температур.
Переход части связанной влаги в свободную объясняется повышением водоотдачи осадков после их тепловой обработки или замораживания.
Известно, что свободная вода, не содержащая примесей, а также структурная вода и вода смачивания закипают при температуре 100оС и замерзают при температуре 0оС. Температуры кипения и замерзания капиллярной влаги зависят от толщины капилляров: чем тоньше капилляры, тем более низкая температура необходима для замораживания и более высокая для кипения и удаления находящейся в них связанной влаги. Замораживание, равно как и удаление из осадка физико-химически связанной влаги, затруднено вследствие ориентации молекул воды относительно поверхности твердых частиц. По мере приближения к поверхности частиц ориентация молекул усиливается, что ведет к уменьшению межмолекулярных пространств и увеличению плотности воды, а, следовательно, к повышению температуры кипения и понижению температуры ее замерзания.
Внедрение метода замораживания требует создания эффективного оборудования. Осадок при этом не обеззараживается.
Тепловая обработка - нагревание осадков до Т=170-220оС при давлении 1,2-2 МПа и выдержке при этих условиях в течение 30-120 минут (автоклавная обработка).
В процессе тепловой обработки происходит распад белкового вещества, его растворение и переход их из твердой фазы в жидкую. При этом изменяется структура осадков, улучшается водоотдача и достигается обезвреживание осадка. Тепловой обработке могут подвергаться как сырые, так и сброженные осадки.
В процессе тепловой обработки удельное сопротивление уменьшается до величин, позволяющих обезвоживать осадки на вакуум-фильтрах и фильтр-прессах без обработки химическими реагентами.
Недостатки:
- высокие энергетические затраты;
- применение аппаратов, работающих под давлением;
- материалоемкость процесса.
Обезвоживание осадков после термической обработки и замораживания осуществляется следующими методами:
- фильтрования, где осуществляется разделение твердой и жидкой фаз под воздействием разности давлений над фильтрующей средой и под ней. Фильтрующей средой является фиьтровальная ткань и слой осадка, налипающего на ней. (Вакуум-фильтры - влажность осадка 70-80%; фильтр-прессы - влажность50-70%, при Р=0,3-1,7 МПа);
- центрифугирования, где осуществляется разделение под воздействием центробежных сил (влажность кека 50-80%, однако вынос сухого вещества достиг 40-60%);
- подсушивания на иловых площадках (на песчанном или естественном дренажных основаниях) без дренажа или с дренажом.
Механизм действия иловых площадок:
а) уплотнение осадка под воздействием гравитационных сил и удаление жидкой фазы с поверхности;
б) фильтрация жидкой фазы через слой осадка и удаление ее через дренажи;
в) испарение жидкости со свободной поверхности осадка.
Недостатки иловых площадок:
- длительность сушки зависит от погодных условий;
- большие площади;
- не достигается обеззараживание.