Сушка осадка в брикетах позволит упростить и ускорить естественную сушку за счет создания большой поверхности, в отличие от сушки при хранении осадка насыпью на площадке с твердым покрытием при периодическом ворошении.
Исследование сушки осадка на открытой площадке. Исследования сушки осадка на воздухе под навесом в зимнее время в течение 2-х месяцев при температурах +5 10 °С показали, что осадок без ворошения сохнет только в верхнем слое толщиной 5--10 см и имеет влажность в этом слое 69,1%. На больших глубинах влажность осадка составляла значение 81,4% и выше. При ворошении количество подсушенного осадка увеличивается.
Сушка осадка массой 15 т в естественных условиях в летнее время осуществлялась на открытом воздухе под навесом на бетонированной площадке при средней температуре воздуха +15--+20 °С в течение 15-20 суток при периодическом ворошении. За это время влажность его за счет дренирования воды и естественной сушки снижалась с 85 до 70%. Осадок приобретал сыпучесть и становился легко дозируемым и перемешиваемым при приготовлении сырьевой смеси в производстве керамзита. В результате промышленных испытаний было установлено, что подсушенный до влажности 69--70% осадок может найти применение в производстве керамзита в качестве вспучивающей добавки [3].
В зимних условиях сушка проводилась в режиме замораживания при температурах от 0 до --20 °С в морозные дни, причем убыль влаги в это время была незначительной, и размораживания при температурах воздуха 0 °С и выше. При замораживании происходит криоструктурирование массы осадка и при последующих размораживании, дренировании и сушке получается особенный, пушистый и рассыпчатый осадок с более мелкими частицами, чем при сушке осадка только при плюсовой температуре. В зимнее время осадок ворошился в оттепели, и влажность 69--70% достигалась только в течение 2 месяцев.
Аналогичный принцип сушки осадка под действием сил гравитации в естественных условиях за счет создания большой поверхности контакта, только в специальных контейнерах -- геотубах, обладающих высокой светопоглощающей способностью, отводом атмосферных осадков, реализуется в технике защиты окружающей среды в последнее время (рис. 4).
Метод Geotube (TenCate Geosynthetics, Нидерланды) является современным методом обезвоживания осадков производственных и бытовых сточных вод. Сущность метода заключается в наполнении контейнера осадком, предварительно обработанного полимерами, и фильтровании жидкой фазы осадка через стенки контейнеров (геотубов), изготовленных из полимерного фильтрующего материала -- геотекстиля. После завершения процесса обезвоживания контейнер разрезается, а обезвоженный материал вывозится для дальнейшего размещения/ применения или из контейнеров Geotube создаются искусственные сооружения с поверхностным перекрытием и озеленением склонов. В результате сушки или зимнего вымораживания в течение нескольких лет происходит уменьшение объема осадка на 90% с остаточной влажностью 60 ± 5% [4; 5].
Контейнеры Geotube располагают на специально подготовленной дренажной площадке (щебень, георешетка) с гидроизолирующим подстилающим слоем. Контейнеры сшиты из тканого материала марки Geolon®, произведенного из нитей полипропилена высокой плотности. Материал геотуба обладает высокими эксплуатационными характеристиками: устойчивостью к биоразложению, химическому воздействию щелочей и кислот; ультрафиолетовому излучению; имеет прочность на разрыв -- до 100 кН/м; эффективный действующий диаметр пор -- 0,223--0,380 мм. Свойства геотекстиля позволяют фильтровать твердые фракции размером 0,2 до 0,3 мм [4].
Перед подачей в геотубы осадок обрабатывается реагентами: полимерным флокулянтом для повышения эффективности фильтрации; стабилизатором -- для подавления процесса гниения органической части; дезинфекантом -- для подавления запаха и микрофлоры осадка; специальным реагентом -- для связывания солей тяжелых металлов [4].
Рис. 4 Обезвоживание осадка в контейнерах Geotube [4]: а -- наполнение контейнеров-геотубов; б -- фильтрование воды через геотекстиль геотуба; в -- материал геотуба (геотекстиль) (Fig. 4. Sludge dewatering in Geotube containers [4]: a -- filling of a Geotube container; b -- water filtering through Geotube geotextile; c -- Geotube material (geotextile))
Таблица 1 Обобщенные данные результатов исследования сушки осадка в естественных условиях в сравнении с методом геотубирования Table 1 Generalized statistics of study results regarding the sludge drying procedure in natural conditions in contrast to the geotube method
|
№ опыта |
Условия проведения опыта |
Температура воздуха, °С |
Промежуток времени, сут |
Влажность осадка, % |
|
|
I |
Лабораторные условия |
17--18 |
1 |
85 |
|
|
35 |
16,5 |
||||
|
60 |
10,8 |
||||
|
II |
Лабораторные условия, брикеты |
15 |
1 |
85 |
|
|
60 |
10,5 |
||||
|
III |
На открытой площадке, под навесом, без ворошения |
+ сл 11о |
1 |
85 |
|
|
60 |
69,1 (в верхнем слое толщиной 5--10 см) |
||||
|
81,4 (в нижних слоях) |
|||||
|
IY |
На открытой площадке, под навесом с ворошением |
+15--+20 |
1 |
85 |
|
|
15--20 |
70 |
||||
|
Y |
На открытой площадке, под навесом с ворошением в оттепель |
зимнее время года, 0-- -20 |
1 |
85 |
|
|
60 |
70 |
||||
|
Сравнение с технологией Geotube [5] |
|||||
|
На открытой площадке, без ворошения |
+15-- -10 Несколько лет |
1 |
95 |
||
|
60 ± 5 |
|||||
|
Experiment |
Terms of the experiment |
Temperature, °С |
Time interval, day |
Humidity draft, % |
|
|
I |
Laboratory conditions |
17--18 |
1 |
85 |
|
|
35 |
16,5 |
||||
|
60 |
10,8 |
||||
|
II |
Laboratory conditions, briquettes |
15 |
1 |
85 |
|
|
60 |
10,5 |
||||
|
III |
In an open area, under a canopy, without tumblin |
+5--10 |
1 |
85 |
|
|
60 |
69.1 (in the upper layer 5--10 cm thick) |
||||
|
81.4 (in the lower layers) |
|||||
|
IY |
In an open area, under a canopy with a wake |
+15--+20 |
1 |
85 |
|
|
15--20 |
70 |
||||
|
Y |
In an open area, under a canopy with a wake |
Winter season, 0--20 |
1 |
85 |
|
|
60 |
70 |
||||
|
Comparison with the technology Geotube [5] |
|||||
|
On the open area, without tumbling |
+ 15--10 some years |
1 |
95 |
||
|
60 ± 5 |
По расчетам фирмы-производителя, технология Geotube имеет неоспоримые преимущества по сравнению с другими методами обезвоживания: себестоимость обезвоживания осадка на 20--30% ниже, чем с использованием аппаратов; отсутствие сложных элементов; эстетичность; отсутствие обводнения атмосферными осадками и ожижения кека; возможность обезвоживания осадка, временного складирования или постоянного захоронения на месте его образования; низкое энергопотребление [1; 4].
В таблице приводятся обобщенные данные результатов исследования сушки осадка в естественных условиях в сравнении с методом геотубирования (по данным производителя).
Выводы
Как видно из представленных данных таблицы, сушка осадка в естественных условиях позволяет получить приблизительно одинаковую влажность (70%) в условиях открытого хранения, ворошения, размораживания, дренирования и сушки в осеннее-зимнее время, как и в случае использования геотубов (60%), но за более короткий срок (2 месяца), в отличие от обезвоживания осадка в геотубах в течение нескольких лет. Исследователи [2; 5] пришли к одинаковому выводу о том, что чередование циклов -- размораживания, дренирования, сушки, замораживания способствуют получению особенного, пушистого и рассыпчатого осадка с более мелкими частицами, чем при сушке осадка только при плюсовой температуре. Такой осадок может найти применение в производстве керамзита в качестве вспучивающей добавки [3].
Проведенные исследования сушки осадка производственных сточных вод в естественных условиях показали высокую эффективность и перспективность реализации процесса при условии организации гидроизоляции и дренажа основания площадки для сушки осадка, мероприятий по снижению уноса легких частиц с воздушным потоком, брикетирования исходного осадка или его ворошение в процессе сушки.
сушка осадок сточный гидроизоляция
Список литературы
1. Будыкина Т.А. Переработка осадков сточных вод. М.: Креативная экономика, 2012. 188 с.
2. Будыкина Т.А. Комплексная система очистки сточных вод предприятий кожевенной промышленности: дисс. ... д-ра техн. наук. Москва, 2006.
3. Патент РФ на изобретение № 2183206 / 10.06.02. Бюл. № 16. Ханин А.Б., Будыкина ТА., Шевцов О.А., Студеникин В.И. Способ подготовки вспучивающего компонента для сырьевой смеси производства керамзита.
4. НПК Геотуб. URL: http://geotub.ru/manufacture (дата обращения: 08.12.2016).
5. АДМИРЕВРАЗИЯ. Применение технологии ОеоШЬе® в ЖКХ. URL: http://admir-ea.ru (дата обращения: 09.12.2016).
REFERENCES
1. Budykina T.A. Processing of sewage sludge: Moscow: Kreativnaya ekonomika, 2012. 188 s. (In Russ).
2. Budykina T.A. Kompleksnaya sistema ochistki stochnyih vod predpriyatiy kozhevennoy promyishlennosti [dissertation]. Moscow, 2006.
3. Patent RUS № 2183206 / 10.06.02. Byul. № 16. Khanin A.B., Budykina T.A., Shevtsov O.A., Studenikin VI. Sposob podgotovki vspuchivayuschego komponenta dlya syirevoy smesi proizvodstva keramzita.
4. NPK Geotub. Available from: http://geotub.ru/manufacture [cited 08.12.2016].
5. ADMIRREVRAZIA. Application of Geotube® technology in Housing and communal services. Available from: http://admir-ea.ru [cited 09.12.2016].