Спосіб зневоднення осадів стічних вод на мулових майданчиках

Реферат: Спосіб зневоднення осадів стічних вод на мулових майданчиках здійснюють шляхом попередньої реагентної обробки перед подавання його на муловий майданчик. Як реагент використовується водна композиція, яка містить алюмінієвий поліелектроліт як коагулянт та структуруючу добавку, що містить високомолекулярний поліетиленоксид, диспергатор, до складу якого входять пропіленгліколь, солі натрію і кальцію та гліцерин і двоокис кремнію як активатори. UA 79890 U (12) UA 79890 U UA 79890 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обробки стічних вод, зокрема до способів зневоднення осадів стічних вод на мулових майданчиках. Традиційне зневоднювання осадів стічних вод відбувається на мулових площадках природним способом та/або на різних типах машин у цехах механічного зневоднювання. Обоє ці способи мають свої переваги й недоліки. Механічне зневоднювання, з використанням синтетичних флокулянтів дозволяє: швидко збезводнювати будь-які види осадів стічних вод; не залежати від кліматичних умов; одержувати кек (зневоднений осад) з вологістю 70-80 %. До недоліків механічного зневоднювання можна віднести: значні енергетичні й експлуатаційні витрати для роботи машин і утримання цеху з достатньою вентиляцією; високі дози поліакриламідних флокулянтів (від 4 до 12 кг/т сухої речовини, залежно від типу й вологості осадів) [1]; велика кількість питної води або аналогічної якості на розведення флокулянтів і промивання устаткування; жорсткі вимоги до підготовки осадів для зневоднювання (певна вологість для кожного типу машин, для відцентрових машин вміст піску не більше 3 % від загальної кількості сухої речовини); витрати на транспортування на вивіз кеку до полігонів його зберігання або переробки; витрати на депонування та/або утилізацію кеку. Останнім часом при зберіганні кеку, що отриманий із застосуванням поліакриламідних флокулянтів, на відкритих територіях, фахівці водоканалів зіштовхнулися із проблемою, що пов'язана з набряканням і желатинізацією кеку. Без концепції утилізації кеку (термічне сушіння, спалювання, компостування й ін.), тобто при звичайному складуванні на відкритих полігонах, механічне зневоднювання губить свої переваги, навіть у порівнянні зі звичайним зневоднюванням на мулових площадках. Тому що, площадки й накопичувачі, завантажені кеком, займають усе більше й більше місця, при цьому зберігання й переробка "желеподібного" кеку, викликає більше проблем, ніж саме зневоднення осаду. Застосовувані при механічному зневоднюванні осадів поліакриламідні флокулянти токсичні (2-ий клас небезпеки) через вміст у них мономера акриламіду [2]. У країнах Європи вже кілька років ведуться суперечки із приводу безпеки застосування таких флокулянтів. У Німеччині з 2013 року набуває чинності заборона на використання в сільському господарстві кеку, обробленого поліакриламідними флокулянтами [3]. На відміну від механічного зневоднювання, мулові площадки економічні як по будівельних, так і по експлуатаційних витратах, вимагають мінімальної кількості електроенергії для роботи насосів по перекачуванню осадів та мулової води, мінімального штату обслуговуючого персоналу. До недоліків мулових площадок можна віднести низькі швидкості зневоднювання та сушіння - від 3 до 10 років. Земельні площі, що використовуються під них, надовго виводяться з обороту. Однак, у зв'язку з екологічними проблемами, в останнє десятиліття інтерес до мулових площадок зростає. В зв'язку з цим ведеться пошук нових технологій зневоднювання осадів стічних вод. У результаті з'являються нові рішення й підходи до використання мулових площадок, у тому числі й без флокулянтів. Одним з успішно впроваджуваних напрямків є використання критих мулових площадок із примусовою вентиляцією [4, 5]. Причому будівництво й експлуатація таких площадок ведеться як у країнах, де проблема землі стоїть дуже гостро: Німеччина, Бельгія, Австрія, Швейцарія, Італія, Іспанія, так й у країнах з більшими земельними ресурсами: США, Канада, Австралія. Такі площадки дозволяють збезводнювати й підсушувати осади не тільки до 70 % вологості (аналогічно можливостям механічного зневоднювання), але й значно глибше, до 20-40 %, залежно від часу висушування, а також необхідності мати ту або іншу кінцеву вологість осадів. Інший напрямок використання мулових площадок - є нагромадження й переробка осадів у ґрунт за допомогою гідрофобних рослин [6]. Ці площадки здатні збезводнювати осади, знижувати інтенсивність запахів і поступово переробляти осади в ґрунт. Тривалість переробки осадів (до 10 років), унеможливлює роботи в суворих кліматичних умовах, чутливість до деяких видів хімічних відходів, що попадають у стоки, обмежують їхнє широке поширення. 1 UA 79890 U 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При цьому, на діючих КОС із продуктивністю від 200 до 7000 м /добу стічних вод, будівництво стаціонарних цехів механічного зневоднювання на кожній із них не представляється можливим зі зрозумілих економічних міркувань.[7]. З огляду на вище зазначене, постійно ведуться дослідження з пошуку рішень, спрямованих на інтенсифікацію роботи мулових площадок. Умовно можна виділити наступні напрямки: збільшення ефективної площі фільтрації за рахунок використання систем вертикального дренажу, як доповнення до системи горизонтального дренажу, що традиційно використовується і який рекомендований БНіП [8]; застосування різних способів вакуумування в дренажній системі площадки; використання фізичних ефектів механічних, електричних і теплових полів (осмос, електрофорез, нагрів); застосування попередньої реагентної обробки сирого осаду, надлишкового активного мулу та/або їхньої суміші перед розміщенням на муловій площадці, а також комбінації вищеперелічених способів. Використання систем вертикального дренажу. На мулових площадках із дренажем зневоднювання осаду спочатку здійснюється в результаті процесу дренування, а потім триває за рахунок випарювання вологи. До недоліків дренажної системи такий мулової площадки відноситься неможливість відведення мулової води з різної глибини. При заповненні карт осад розшаровується, нижній шар ущільнюється, збільшується його питомий опір, швидкість фільтрації спочатку знижується, а потім фільтрація практично припиняється й площадка працює тільки на випарювання. Подібні мулові площадки не можуть дренувати й відводити мулову воду в період весняного танення снігу та льоду, тому що дренаж, пропускні труби та основа заморожені й перебувають у такому стані тривалий час. У відповідності з Будівельними нормами й правилами допускається застосовувати мулові площадки-ущільнювачі робочою глибиною до 2 м у вигляді прямокутних карт-резервуарів шириною 9-18 м з водонепроникними дном та стінами. Для випуску мулової води, що утворюється при відстоюванні осаду, у поздовжніх стінах улаштовуються отвори, що перекривають шиберами [9]. Як показав досвід експлуатації таких площадок-ущільнювачів, практично неможливо видаляти мулову воду шляхом регулювання відкриття шиберів зі спуском мулової води по висоті мулової площадки, тому що візуально визначити розшарування осаду важко. Тому або має місце значний винос завислих речовин з муловою водою, або мулова вода видаляється лише з поверхні площадки, (а маса, що залишилася, - осідає) повільно випаровується з поверхні осаду. Така дренажна система складна, надійність її невисока, а витрати на установку й експлуатацію значні. Все це, з урахуванням періодичності роботи, знижує ефективність роботи мулової площадки, особливо на великих очисних спорудах. Відома конструкція мулових майданчиків для зневоднення мулу, яка складається із водонепроникних дна і стінок або обвалування, дренажної системи у вигляді дірчатих труб, укладених на дні лотків в шари фільтруючого матеріалу (щебінь) [8]. Залитий на майданчик мул зневоднюється за рахунок фільтрації мулової води через фільтруючий шар щебеню в дірчаті труби, що відводять цю воду в спеціальний резервуар і за рахунок випарювання води із поверхні слою мулу. Недоліком цієї конструкції, яка має широке розповсюдження, є те, що з часом (після 2-3 завантажень мулу на майданчик) фільтруючий шар щебеню кольматується і майже повністю фільтрація через нього припиняється, а випарювання мулової води компенсується шаром атмосферних осадів. Таким чином, зневоднення мулу через рік-два практично припиняється. Відомі також мулові майданчики (А.с. № 407843 СРСР. Б.В. № 47, 1973 р.), де пропонується регенерація фільтруючого матеріалу шляхом промивки його водою в зворотному напрямку. Але система регенерації ускладнює конструкції мулового майданчика, потребує додаткового обладнання і затрат електроенергії. Тому це рішення не знайшло розповсюдження. Відома конструкція мулового майданчика (А.с. № 1472456, СРСР, БВ № 14, 1989р.), де як дренажні системи використані елементи, виконані із бетонних закритих пустотілих блоків з щілинними отворами, розміщеними вертикально по периметру майданчиків. До недоліків цього рішення слід віднести складність закритих блоків, неможливість для спостерігання і регенерації фільтруючих поверхонь блоків, що приводить до їх кольматації і зменшення ефективності зневоднення мулу. 2 UA 79890 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відома конструкція мулового майданчика (патент України № 1891 Бюл. № 7, 2003 р), який працює наступним чином. Через систему для подачі мулу на зневоднення мул періодично подається на водонепроникне дно, з огороджуючими стінами, мулова вода під гідростатичним тиском фільтрується в лотки для відведення мулу через пористі фільтруючі елементи і пористі плити. Фільтрат із лотків для відведення мулу відводиться за межі майданчика, а потім в голову споруд. Після закінчення циклу зневоднення мулу на майданчику, мул видаляється з майданчика звичайними методами. Регенерація фільтруючих пористих елементів виконується стисненим повітрям в напрямі, протилежному напряму фільтрації мулової води. Відкрита конструкція пористого фільтруючого елемента дозволяє виконувати регенерацію їх до завершення циклу зневоднення мулу. Після звільнення майданчика від зневодненого мулу і регенерації фільтруючих елементів, майданчик знову наповнюється мулом, цикл повторюється. Відома конструкція мулового майданчика (патент України № 1191 Бюл. № 4, 2002 р.), що містить систему подачі мулу, водонепроникні дно і огороджуючі стінки, який відрізняється тим, що він обладнаний відкритими лотками зі стінками з пористого негнучкого матеріалу, при цьому стінки лотка розташовані похило до горизонту на кут, менший 90°. Крім того, муловий майданчик обладнаний пристроєм для подачі стисненого повітря для очищення фільтруючих стінок. Відома мулова площадка, яка містить водощільну основу та розміщені на ній дренажну трубу, вертикальні фільтруючі елементи з симетрично встановлених на відстані одна від одної спарованих стінок з отворами та розміщеного між ними фільтруючого шару з грубих органічних відходів різних фракцій і засипки з щебінки або гравію. Фільтруючі елементи виконані з двох стаціонарно встановлених стінок в центрі та бокових знімних стінок, розташованих на невеликій відстані від стаціонарних стінок. Фільтруючий шар в бокових відсіках виконаний з грубих органічних відходів крупністю 2-10 мм. Фільтруюче завантаження в центральнім відсіку виконане з щебінки або гравію крупністю 5-50 мм В центрі цього відсіку розташована дренажна труба (див. а. с. СРСР № 966040). Недоліком цієї мулової площадки є велика матеріалоємність через те, що стіни виконані з перфорованих плит або блоків. Вартість таких стін є значною. Збирання та розбирання двох стінок, що знімаються, з блоків при експлуатації площадки пов'язані з великими працевтратами. Окрім того, регенерація фільтруючого завантаження в центральнім відсіку утруднена в значній мірі, бо велика його довжина ускладнює відведення технічної води, що використовується для промивки. З метою зниження вартості конструкції площадки та полегшення її експлуатації у патенті України № 45205 (Бюл № 3, 2002 р.) запропонована конструкція мулової площадки, у якій фільтруючі елементи виконані у вигляді стінок, що знімаються, що складаються з модулів, які збирають з утилізованих, розрізаних навпіл і складених у вертикальні стояки автопокришок, при цьому кінці автопокришок з стояків, що стоять поруч, з'єднують між собою по горизонталі кріпленням, а по вертикалі автопокришки кожного стояка з'єднані стрижнем, кінець якого в нижній частині притиснутий до автопокришки кріпленням, а в верхній частині кінці стрижнів стояків з кожного модуля жорстко закріплені з'єднувальною планкою. Модулі з'єднані між собою пластинами, закріпленими на верхніх кінцях стрижнів, і встановлені в заглибленнях, виконаних в основі площадки відповідно ширині модулів на довжину встановлених стінок. Стінки виконані з половинок утилізованих автопокришок, зібраних у модулі Таким чином, маємо три відсіки два бокових та один центральний. В бокових відсіках фільтруючий шар виконаний з грубих органічних відходів грубістю 2-10 мм, в центральному з щебінки або гравію грубістю 550 мм. Нова конструкція стінок дає можливість швидко розбирати крайні стінки та прибирати відсік, заповнений осадом і фільтруючим шаром. Стінки розбирають за допомогою автокрана. Зібрані модулі зручні та надійні в роботі при збиранні та розбиранні стінок. Для проведення якісної регенерації фільтруючого завантаження в центральнім відсіку може розбиратися одна з центральних стінок, повністю або частково Жорсткість та стійкість конструкції забезпечується тим, що автопокришки кожного стояка по вертикалі з'єднані стрижнем, в нижній частині кінець якого притиснутий до автопокришки кріпленням, а в верхній частині кінці стояків в кожному модулі жорстко закріплені з'єднувальною планкою. В винаході практично вирішується завдання по застосуванню вторинних ресурсів. Скорочення об'єму робіт по збиранню-розбиранню суттєво полегшує експлуатацію мулової площадки Незалежно від властивостей осаду дренажна система, що пропонується, забезпечує дренування води з будь-якого рівня, ефективне відведення води з верхнього та нижнього рівня. 3 UA 79890 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Висушений осад на запропонованих площадках прибирається механічним засобом, а машини при цьому пересуваються вздовж фільтруючих стінок, не здійснюючи впливу на конструкцію дренажної системи Відома вертикальна дренажна система мулової площадки, яка має камери, що розділені горизонтальною перегородкою з отвором на верхній і нижній яруси, а вертикальні фільтруючі елементи встановлені у верхньому ярусі й виконані у формі двох коаксіально розташованих перфорованих паралелепіпедів, з'єднаних днищем з отвором у центрі, що збігається з отвором у горизонтальній перегородці камери (авт. св. СРСР N 1754676 кл. С 02 F 11/00, 1992). Недоліком даної дренажної системи мулової площадки є трудомісткість зміни вертикальних фільтруючих елементів. У патенті Російської Федерації №2091337 цей недолік запропоновано усунути тим, що каркаси з'єднані гнучкою підвіскою, що закріплена на гнучкому тяговому елементі, що має дренери з поздовжніми пазами, які послідовно встановлені перед кожною секцією каркаса, та які взаємодіють з підпружиненими стулками з дугоподібними напрямними, змонтованими на підтримуючому гнучкому тяговому елементі. У той же час, запропонована конструкція залишається досить трудомісткою у виготовленні та експлуатації. У патенті Російської Федерації № 2079453 запропоновано використання загороджувальної дамби, що утворює муловий майданчик (у тілі якої розташовані водовідвідні колодязі), як елемент системи вертикального дренажу. Підошва дамби перебуває на водощільній основі площадки, а шари матеріалу, з якого виготовлена дамба, покладені зі зсувом до центральної вертикальної осі й утворюють ємність у формі зрізаної піраміди. Як фільтруючий матеріал для дамби використаний збезводнений осад міських стічних вод. Однак використання запропонованої конструкції неможливо до існуючих мулових майданчиків. Застосування вакуумування в дренажній системі площадки: Одним з ефективних методів водовідбору з мулових площадок, які обладнані дренажними системами, є використання на них устаткування для вакуумування дренажної системи й забезпечення її регенерації шляхом продувки стисненим повітрям [10, 11]. У роботі [12] запропоновано інтенсифікацію водовідбору з мулових площадок здійснювати за допомогою модульної установки та системи вакуумування. Модульна всмоктувальнонагнітаюча установка ВНУ-1 [13] має чотири дренажних елементи з вертикально розташованих склопластикових труб, які заглушені з однієї сторони та з'єднані в загальну збірну систему сталевими трубами. За допомогою гумотканинного рукава модульна установка з'єднується із всмоктувально-нагнітаючою установкою, що забезпечує вакуумування системи та продувку фільтруючих елементів. За допомогою автокрана конструкція локального дренажу модульного типу опускається в мулову площадку. Для ефективного видалення мулової води в модульній установці передбачений резервуар (приймач) для збору дренажної відфільтрованої води, у якому встановлений занурений насос. У патенті України № 19963 (Бюл. № 1, 2007 р.) запропоновано вдосконалення установки для вакуумування стічних вод, у якій за рахунок зміни рівня розташування накопичувальної ємності забезпечується рівномірність вакуумування всього об'єму стічної води, яка надходити, що дозволяє більш ефективно вилучити розчинені в ній гази й забезпечує безупинність процесу дегазації. Використання фізичних ефектів механічних, електричних і теплових полів (осмос, електрофорез, нагрів): У статті Л.Н. Губанової та Т.Е. Винокурової [14] описана мулова площадка, у якій також використається бічна фільтрація рідкої фази осаду. Як фільтруючі елементи використовуються вертикальні сітки, а для інтенсифікації процесу - електроосмос. По вузькій стороні мулової площадки розміщені залізобетонні конструкції з вертикальними фільтруючими сітками. У конструкціях улаштовуються пази, у які паралельно фільтруючим сіткам уставляються й аноди. Для роботи передбачається три ряди сіток, причому сітки першого ряду встановлюються до заповнення мулової площадки. Як тільки їхня дренувальна здатність різко знизиться, установлюється другий ряд сіток та прибирається перший. Те ж саме ставиться й до третього ряду сіток, який працює до закінчення процесу зневоднювання. Сітки використовуються для відводу води під дією сил гравітації. Для подальшої інтенсифікації вологовіддачі застосовується електроосмос. Зневоднювання осаду на таких мулових картах можна умовно розділити на два етапи: видалення вільної вологи фільтрацією через сітки під дією гідростатичного напору; 4 UA 79890 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 видалення зв'язаної вологи з інтенсифікацією електроосмосом. Недоліком такої системи зневоднювання осадів є складність монтажу й обслуговування фільтруючих пристроїв. Потрібен постійний контроль дренувальної здатності сіток і своєчасна їхня заміна. Це збільшує трудовитрати і вимагає участі кваліфікованого персоналу, тому що конструкція передбачає наявність анодів. Для ефективного застосування електроосмосу при зневоднюванні на муловій карті необхідне створення певного (1 м) шаруючи осаду вологістю 92 %. Цього домагаються багаторазовими циклами наливу осаду, відстоювання й зливу проясненої води. Конструкція з вертикальними фільтруючими сітками дозволяє досягти вологості осаду 92 % за 4-5 доби. І тільки після цього осад для його зневоднювання піддається впливу електричного поля. Необхідність виконання таких вимог обмежує використання способу в польових умовах. Він 3 практично незастосовний на спорудженнях, де об'єм осадів значний, більше 1000 м /добу. Крім того, мулові площадки найчастіше розташовані на значній відстані від очисних споруд, іноді до 5 км, а електроосмос вимагає оснащення мулових площадок джерелом електропостачання, додаткових енерговитрат і постійного контролю процесу. У патенті України № 59826 (Бюл. № 9, 2003 р.) запропонований спосіб обробки осаду стічних вод, що включає гравітаційний розподіл твердої та рідкої фаз, безперервне тонкошарове наморожування рідкої фази стічних вод на теплообмінній поверхні барабанаохолоджувача холодильної машини, відділення намороженого шару, плавлення і видалення їх з плавителя, який відрізняється тим, що перед наморожуванням осад стічних вод перепускають через протитечійний охолоджувач, піддають вібраційному розподілу, а тверду фазу осаду зброджують у метантенку, отримуючи біогаз, який використовують як додаткове джерело енергії для роботи холодильної машини, при цьому відділення намороженого шару здійснюють за допомогою віброножа. Крім того, як додаткове джерело енергії використовують енергію сонячної батареї та повітроагрегата, які встановлені у межах контуру Використання для роботи, згідно з даним методом, аміачно-адсорбційної холодильної машини (ААХМ), метантенку, сонячної батареї та повітроагрегата приводить до значних капітальних затрат при його впровадженні. Застосування попередньої реагентної обробки сирого осаду, надлишкового активного мулу й/або їхньої суміші перед розміщенням на муловій площадці: Аналіз наявного в Україні та за кордоном досвіду показав, що для інтенсифікації процесів згущення й зневоднювання осадів міських стічних вод доцільно застосовувати технологію з використанням катіонних флокулянтів, які обов'язково застосовуються при механічному зневоднюванні. Застосування катіонних флокулянтів дозволяє прискорити процес утворення колоїдних структур і підвищити їхню міцність, а також зв'язати мікропластівці у великі агрегати й тим самим поліпшити водовіддавальні властивості осадів, тобто знизити питомий опір фільтрації. Зокрема, у роботі [15] показано, що навіть при мінімальних дозах флокулянта відбувається інтенсифікація процесу фільтрації осаду. Подача такого осаду на мулові площадки, які обладнані системами горизонтального й вертикального дренажів, підвищить їх продуктивність більш ніж в 2-3 рази. Слід зазначити, що практично всі представлені на ринку України флокулянти виготовлені на базі поліакриламіду. І для осаду, обробленого поліакриламідним флокулянтом при розміщенні на муловій площадці мають місце ті ж проблеми, що й при розміщенні кеку, що отриманий при механічному зневоднюванні (див. вище). З огляду на переваги та недоліки відомих способів, у патенті РФ № 2252195 представлено технологію по зневодненню опадів стічних вод на мулових площадках з використанням 6 флокулянта на базі поліетиленоксиду з молекулярною масою, не меншою 2,0*10 . Пропонований спосіб дозволяє досягати високого ступеня зневоднювання осадів, що може бути порівнянним з результатами механічного зневоднювання. При цьому в кілька разів скорочуються експлуатаційні витрати на забезпечення процесу, у два-три рази скорочуються витрати на флокулянт. Кількість мулових площадок становить у середньому 10-15 % від кількості, необхідної для стандартної роботи на мулових площадках. Пропонована технологія принципово змінила відношення до мулових площадок, які на багатьох підприємствах перетворилися з накопичувачів осадів у високоефективні засоби зневоднювання. Одержання таких результатів, забезпечується за рахунок використання технології зневоднювання опадів із застосуванням флокулянта на базі поліетиленоксиду. Даний флокулянт має антифризні властивості та знижує гідродинамічний опір води та інших водних середовищ. 5 UA 79890 U 5 10 Введення флокулянта в осад надає йому властивості "слизької води", при цьому знижується температура його замерзання, що в кінцевому рахунку означає різке зменшення опору фільтрації обробленого осаду, що в свою чергу приводить до значного поліпшення його фільтруючих властивостей і здатності віддавати та пропускати воду до дренажної системи майданчика. Даний флокулянт виробляється в Росії компанією ТОВ "Экологическая химия" (м. Новосибірськ) під торговельною маркою "Сибфлок™". Згідно з думкою авторів корисної моделі, що заявляється, саме спосіб зневоднення осадів на мулових майданчиках з використанням флокулянта "Сибфлок™" може бути вибраний як прототип для корисної моделі, що заявляється. На думку авторів, прототип має наступні суттєві недоліки: 1. Запропонована композиція флокулянта "Сибфлок™" наведена в табл. 1 і форма його виробництва (гель на водній основі) не є оптимальними. Таблиця 1 Речовина 6 Поліетиленоксид з молекулярною масою, не меншою 2*10 Диспергатор, вибраний з ряду солей лужних і лужноземельних металів Катіонний електроліт Активатор, вибраний з ряду багатоатомних спиртів Вода Кількість речовини у композиції, % 5-8 4-6 7-8 3-7 до 100 %. 15 20 25 30 35 40 45 50 Накладаються певні обмеження на якість сирого осаду й активного мулу - вони повинні бути "свіжими". У випадку, якщо вони перебродили чи перебувають у стадії бродіння, ефективність запропонованого флокулянта різко падає, що робить його застосування невиправданим з економічної точки зору. Це обумовлено тим, що опади та мул різної якості мають різні значення (що досить сильно відрізняються один від одного) ξ-потенціалу (дзета-потенціал). Або, інакше кажучи, різну катіонну потребу. Значення ж величини катіонної потреби визначає необхідну кількість коагулянту для якісної коагуляції. У зв'язку із цим, не вдається підібрати необхідну дозу "Сибфлока™", тому що задовольняючи катіонну потребу за допомогою коагулянту, що входить у його складу, у силу усталеного (фіксованого) співвідношення між коагулянтом і флокулянтом (поліетиленоксидом), що входять у його склад, кількість флокулянта виявляється далеко за межами його флокулюючої ефективності. Дози флокулянта для ефективного флокулювання мають явно виражений досить вузький максимум ефективності - значення як нижче, так і вище даної оптимальної дози мають, найчастіше на порядки, гірші показники флокулювання. Ця доза залежить від кількості завислих речовин у суспензії (вологості осаду). 2. Використання як диспергатора форміату натрію та ацетату калію, які мають 3 - клас небезпеки зумовлює віднесення даної композиції теж до 3-го класу небезпеки. Це в свою чергу накладає певні обмеження та застереження як при його виробництві, так і при транспортуванні, зберіганні та використанні. Що також приводить до зростання відповідних витрат. 3. Велика кількість води в запропонованій композиції призводить до збільшення невиправданих затрат при транспортуванні від місця виробництва до місця застосування. Зазначені недоліки звужують можливості використання цього способу зневоднення осадів стічних вод на мулових майданчиках. Корисна модель, що пропонується, вирішує задачу зняття вищеназваних обмежень і недоліків для збільшення ефективності використання мулових майданчиків шляхом інтенсифікації процесу зневоднення осаду. Для досягнення вищезазначеного технічного результату в способі зневоднення осадів стічних вод на мулових майданчиках шляхом введення водорозчинної композиції в осад перед подачею його на майданчик, яка складається з катіонного електроліту як коагулянту в концентрації, оптимальній для конкретної якості суспензії та водяного розчину структуруючої добавки, до складу якої входять високомолекулярний поліетиленоксид, пропіленгліколь, гліцерин, двоокис кремнію та солі натрію та кальцію при наступному співвідношенні, мас. % (див. табл. 2): 6 UA 79890 U Таблиця 2 Речовина Поліетиленоксид з молекулярною масою, не меншою 6 2*10 Пропіленгліколь Гліцерин Двоокис кремнію Натрій хлорид Солі кальцію 5 10 15 20 25 30 35 Кількість речовини у композиції, % 39,6-40 33-45,7 4,2-16,7 1,3-2,3 8,3-8,4 0,1-0,9. При цьому співвідношення коагулянту й структуруючої добавки не є постійним і визначається якістю водної суспензії, що підлягає зневоднюванню. Особливістю добавки на базі поліетиленоксиду полягає в тому, що оброблені нею осади структуруються, утворюючі стабільну просторову систему наскрізних каналів і порожнин, що зберігає свої властивості при вторинному змочуванні. Саме цей ефект дозволяє досягати результатів, порівнянних з результатами механічного зневоднювання. Основою структуруючої добавки є високомолекулярний поліетиленоксид, який в той же час має ще й флокулюючі властивості, причому, чим вище його молекулярна маса, тим вони вищі. як диспергант поліетиленоксиду використовується пропіленгліколь, який, на відміну від солей лужних і лужноземельних металів, має 4-й клас небезпеки. Крім того, в складі композиції структуруючої добавки поліетиленоксид виявляє себе як реагент, що призводить до зменшення гідродинамічного опору рідини. Цей ефект посилюється при включенні до складу композиції багатоатомних спиртів та двоокису кремнію. На здатність осадів віддавати воду впливає ряд факторів: вологість, ступінь дисперсності часток твердої фази, структура осаду і його хімічний склад, сумарна катіонна потреба осаду. Узагальнюючим показником, що характеризує здатність осадів до зневоднення (фільтраційна здатність осаду), є питомий опір фільтрації - опір, який вчинюється потоку фільтрату, рівномірним шаром осаду, маса якого на одиниці площі фільтра дорівнює одиниці. Чим вище питомий опір, тим важче віддає воду осад. З метою оцінки ефективності способу, що пропонується, були проведені лабораторні дослідження з визначення питомого опору фільтрації як необробленого, так і обробленого, згідно зі способом, що заявляється, осаду, що утворюється на різних етапах очистки стічних вод на КОС м. Фастів (Київська обл.). Для проведення оцінки здатності осаду до фільтрації використовуються лійки Бюхнера, в яких осад фільтрували через паперовий фільтр ("синя" або "червона" стрічка). За найефективнішу дозу приймають дозу, при якій швидкість фільтрування осаду виявилася максимальною, що відповідає мінімальному питому фільтраційному опору. Цей спосіб є найбільш ефективним для практичного визначення оптимальної дози реагенту. Враховуючи усе розмаїття осадів, що утворюються на різних технологічних стадіях, непостійний час "витримки", нестабільність обсягів вироблюваного мулу, якісного складу осадів, було проведено більше 50 експериментів на різних типах осадів, для визначення статистично достовірних робочих концентрацій реагенту. Для оцінки ступеня поліпшення фільтраційних властивостей осадів, для усіх проб був визначений питомий фільтраційний опір (див. табл. 3). 7 UA 79890 U Таблиця 3 Осад, що фільтрувався Муловий майданчик (1 м), без обробки реагентом Муловий майданчик (1 м), оброблений реагентом Муловий майданчик (0,5 м), без обробки реагентом Муловий майданчик (0,5 м), оброблений реагентом 1-2 секція аеробної стабілізації, без обробки реагентом 1-2 секція аеробної стабілізації, оброблена реагентом 3-4 секція аеробної стабілізації, без обробки реагентом 3-4 секція аеробної стабілізації, оброблена реагентом Первинний відстійник, без обробки Первинний відстійник, оброблений реагентом Вторинний відстійник, без обробки Вторинний відстійник, оброблений реагентом 5 Кількість сухої 3 речовини (г/дм ) 0,96 0,96 1,2 1,2 Питомий фільтраційний опір 5,02Е+13 1,43Е+13 3,87Е+13 6,20Е+12 8,9 1,20Е+14 8,9 2,39Е+13 24,7 3,15Е+13 24,7 2,50Е+12 59,5 59,5 11,3 11,3 1,80Е+14 3,20Е+12 2,95Е+12 1,50Е+12 Таким чином, дані таблиці 3 вказують на те, що зразки мулів, взяті на різних технологічних переділах, належать до класу дуже важко фільтруючих середовищ (див табл. 4), що доводить складність їх обробки при використанні будь-яких фізичних способів зневоднення осаду. Таблиця 4 Фільтрувальні властивості мулу згідно значення питомого опору фільтрації (за W. Leu, Principles of Compressible Cake Filtration, 1986) Ступінь фільтраційної властивості осаду Дуже легко фільтрується Легко фільтрується Середньо фільтрується Важко фільтрується Дуже важко фільтрується 10 15 20 25 Питомий фільтраційний опір 1,00Е+09 1,00Е+10 1,00Е+11 1,00Е+12 1,00Е+13 З таблиці 3 можна узагальнити, що при фільтрації на паперових фільтрах при інших рівних вихідних умовах, реагент на порядок знижує питомий фільтраційний опір, а отже і покращує загальні фільтраційні характеристики осаду. Поліпшення фільтрувальних властивостей осаду, є тільки одним з ефектів, сукупність яких забезпечує швидке і ефективне зневоднення, тому для оцінки структуроутворюючих властивостей полімерного реагенту був використаний метод сита. При цьому визначалися такі параметри: швидкість витікання фільтрату; чистота фільтрату (каламутність фільтрату). Для проведення оцінки фільтрації на сітці використовувалися лійки Бюхнера, в яких осад фільтрували через сітку (з розмірами квадратного отвору зі стороною 1мм, що розміщені на відстані 0,5 мм один від одного), вміщену на дно лійки. Цей спосіб є найбільш підходящий для якісної оцінки ефективності фільтрації на крупній чарунці. Для осаду з 3-4 секції аеробної стабілізації була проведена серія дослідів по фільтрації на сітці на предмет оцінки структуроутворюючих властивостей реагенту. У разі фільтрування через сітку необробленого осаду, 60-75 мл (в лійку вливалося 100 мл осаду) "брудної" води зливалося відразу, потім відбувалося закупорювання сітки і подальша природна фільтрація була дуже повільної (1 крапля за 2-3 хвилини). Фільтрація закінчувалася на позначці 79-80 мл. Фільтрат був дуже каламутним з дуже високим вмістом завислої речовини. 8 UA 79890 U 5 10 15 20 25 30 35 40 При фільтрації осаду, обробленого різними дозам реагенту, в цілому, картина фільтрації виглядала наступним чином. Відразу зливалося 40-60 мл "брудного" фільтрату, потім формувалася фільтруюча структура і починалася швидка фільтрація осаду, фільтрат візуально не містив слідів завислої речовини. При подальшому вливанні у лійку, в якій сформувалася фільтруюча структура, нових порцій обробленого осаду, фільтрація тривала з тією ж швидкістю з високою якістю фільтрату. На підставі отриманих експериментальним шляхом даних можна зробити висновок, що оптимальна рекомендована доза структуруючої добавки для осадів - 0,5-1 кг реагенту на тонну сухої речовини осаду і 1-2 кг алюмінієвого поліелектроліту у перерахунку на діючу речовину на тонну сухої речовини осаду. Джерела інформації: 1. ТУ 2216-001-40910172-98. Флокулянты марки "Праестол". 2. Акриламид. //Гигиенические критерии состояния окружающей среды, Всемирная организация здравоохранения. Женева. 1989, № 49. 3. Arbeitsbericht vom DWA-Fachausschuss AK-2, Einsatz von polymeren Flockungshilfsmitteln in der Klarschlammbehandlung vor dem Hintergrund der neuen Dungemittelverordnung vom 26. November 2003 // KA-Abwasser, Abfall, 2005, (52), №1, S. 68-73. http://dwa.de/dwa/dwadirekt.nsf/Home?openform&service=&redirect=/kakw/Sho wDocument?nr=27960&xslt=ScreenSearcher.xslt 4. http://www.ist-anlagenbau.de. 5. http://www.solartrocknung.com. 6. http://www.bauwerke-online.de/ixks.html. 7. Эпоян С.М. Намяк Д.Е. Штонда Ю.И. Зубко А.Л. Применение передвижных компактных комплексов для обезвоживания осадков городских сточных вод, Коммунальное хозяйство городов Научно-технический сборник № 93. 8. СНиП 2.04.03-85 Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации. 9. Туровский И.С. Осадки сточных вод. Обезвоживание и обеззараживание; Москва, ДеЛи принт, 2008, с. 225. 10. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод/Учебник для вузов. М.: АСВ, 2004.-704 с. 11. Эпоян С.М., Сорокина В.Е. Особенности конструкций иловых площадок //Науковий вісник будівництва. Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. 2002. - Вип. 18. - С. 152-154. 12. Эпоян С.М., Коринько И.В., Степанов О.В. Модель расчета модульной установки для удаления иловой воды, Коммунальное хозяйство городов Научно-технический сборник № 93. 13. Болотских Н.С, Эпоян С.М., Сорокина В.Ю., Иванов В.П., Клейн Е.Б., Булгаков В.В. Промышленные испытания системы интенсификации обезвоживания иловых площадок сточных вод. Збірка доповідей Міжнародного конгресу "ЕТВК-2003". Україна, Ялта, 2003, с. 225227. 14. Обработка осадков городских сточных вод при учете вертикальной фильтрации с электроосмосом и последующего компостирования" /Проблемы региональной экологии, 2007, 2, с. 63-66. 15. Эпоян С.М., Орлова Е.Н., Коринько И.В., Степанов О.В., Кривонос В.Н., Айрапетян Т.С. Определение эффективности флокулянтов для повышения производительности иловых площадок, Коммунальное хозяйство городов. Научно-технический сборник № 93. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 Спосіб зневоднення осадів стічних вод на мулових майданчиках шляхом попередньої реагентної обробки перед подавання його на муловий майданчик, який відрізняється тим, що як реагент використовується водна композиція, яка містить алюмінієвий поліелектроліт як коагулянт та структуруючу добавку, що містить високомолекулярний поліетиленоксид, диспергатор, до складу якого входять пропіленгліколь, солі натрію і кальцію та гліцерин і двоокис кремнію як активатори при наступному співвідношенні, мас. %: поліетиленоксид з молекулярною масою, не 6 меншою 2∙10 пропіленгліколь гліцерин двоокис кремнію 39,6-40,0 33,0-45,7 4,2-16,7 1,3-2,3 9 UA 79890 U натрій хлорид солі кальцію 8,3-8,4 0,1-0,9. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10