Для обработки жидкого осадка, полученного на предыдущих стадиях очистки, применяются технологии его обезвоживания. В зависимости от качества осадка, зависящего от загрязнений, содержащихся в сточной воде, количества взвешенных частиц, определяется технология и соответствующее оборудование для его обезвоживания. Также на выбор оборудования влияет конечное назначение осадка.
Обезвоживаниеи сушка
Обезвоживание осадка может производиться несколькими способами.
Уплотнение
Оно представляет собой этап сокращения объема осадков. Сильно разбавленные осадки с влажностью 99 – 99,8% уплотняются до влажности 90-96%.
Используются следующие способы уплотнения:
- гравитационное отстаивание;
- флотация;
- процеживание;
- центрифугирование.
Механическое обезвоживание
может проводиться с помощью следующих установок:
Центрифуга
В установке для центрифугирования происходит осаждение твердых частиц, присутствующих в шламе. Это происходит за счёт центробежной силы, образующейся при вращении барабана. Твердые частицы скапливаются на стенках, в результате чего получаются обезвоженный слой и жидкость.
Фильтр-пресс
В данной установке происходит обезвоживание осадка с помощью его прессования. В результате удается получить хорошо спрессованный осадок за небольшое количество времени.
Шнековые обезвоживатели
Принцип их работы заключается в обработке осадка флокулянтом для улучшения его влагоотдающих свойств и перемещении в барабан со шнеком, где осадок уплотняется, а отжимаемая вода самотеком выходит из барабана.
Термическое обезвоживание или сушка
Технологии передачи тепла основываются на трех физических явлениях: теплопроводность, конвекция и излучение.
Существует три основных вида сушильных установок:
- непрямые сушильные установки, в которых передача тепла происходит при прямом контакте через поверхность металлического теплообменника (по принципу теплопроводности и конвекции);
- прямые сушильные установки, где передача тепла происходит при прямом контакте жидкого теплоносителя и осадка (по принципу теплопроводности);
- смешанные сушильные установки – совмещение двух вышеупомянутых систем. При проведении некоторых процессов наличие высокой вязкости в поступающем потоке делает невозможным применение сушильных установок. Во избежание такой ситуации используют интенсивную рециркуляцию высушенных продуктов в начало установки.
Особенности сушильных установок
Распылительные сушки
Принцип работы: в камеру установки под давлением распыляется раствор и одновременно подается сушильный агент (горячий воздух). Вследствие их взаимодействия из мелкодисперсных частиц раствора испаряется влага, и он в виде порошка оседает на дно камеры, откуда осуществляется его выгрузка. Преимущество такого метода – высокая скорость осушения.
Лиофильные сушильные аппараты
Принцип работы: исходный раствор подвергается быстрой заморозке и подается в вакуумную камеру. В вакуумной среде лед, минуя жидкое состояние, сразу превращается в пар, т.е. происходит процесс сублимации. Пар откачивается и конденсируется в низкотемпературной камере. Такой способ обезвоживания подходит для материалов, чувствительных к высоким температурам.
Сушилки в кипящем слое
Принцип работы: высушиваемый материал подается в рабочую камеру, в нижней части которой размещена газораспределительная решетка. Под действием восходящего потока горячего воздуха, который проходит с заданной скоростью через отверстия решетки, частицы материала переходят во взвешенное состояние. В этом состоянии слой разрыхляется, интенсивно перемешивается, равномерно осушается. Высушенный материал ссыпается через штуцер и удаляется из рабочей камеры транспортером.
Вакуумные сушилки-миксеры
Принцип работы: внутри сушильной камеры поддерживается вакуум, рубашка емкости нагревается до определенной температуры. В камеру подается материал, установленный внутри вращающийся шнек перемешивает его. За счет низкого давления и постоянного движения материала происходит быстрое обезвоживание частиц.
Барабанные сушилки
Принцип работы: во вращающийся барабан цилиндрической формы, установленный под небольшим углом, подается материал. Внутри барабана по всей длине расположены распределительные насадки с лопастями или полками. При вращении барабана материал равномерно перемешивается. Сушильный агент (горячий воздух или топочные газы) поступает из теплогенератора в барабан, непрерывно пересыпающийся материал контактирует с ним и высыхает до нужной влажности.
Вальцовые сушильные камеры
Принцип работы: вращающийся чугунный барабан нагревается изнутри насыщенным паром. С помощью вальцов на внешнюю стенку барабана наносится тонким слоем раствор. Таким образом за счет теплопередачи происходит испарение влаги. После каждого оборота барабана уже высушенный продукт снимается с поверхности специальными ножами.
Центрифуги
Принцип работы заключается в отделении жидкости от твердых частиц посредством центробежной силы. Существует несколько типов центрифуг, выбор которых обусловлен характеристиками исходного раствора и эксплуатационными особенностями самой установки.
Сушилки в виброкипящем слое
Принцип работы таких аппаратов аналогичен принципу работы сушилок кипящего слоя. Их отличительной особенностью является наложение вибрационного возмущения на газораспределительную решетку и слой находящегося на ней продукта. В таких аппаратах с активными гидродинамическими режимами достигается значительная интенсификация процессов тепло- и массообмена.
Сушилки нуч-фильтры
Принцип работы: раствор подаётся в корпус сушилки, под вакуумом отделяется осадок, послойно смешивается с моющим раствором для создания суспензии. Промытый осадок соскребается и сушится под вакуумом, затем выгружается.
Высокотемпературные печи
Принцип работы: материал загружается в печь на лотках и устанавливается на стеллажи. Нагретый воздух равномерно сушит материал, циркулируя в печи между стеллажами. Влажный отработанный воздух отводится, и в печь подается “новый” сухой горячий воздух. Так постепенно сырье обезвоживается до необходимого уровня.