Спосіб згущення осаду стічних вод

С 02 F 11/12 СПОСІБ ЗГУЩЕННЯ ОСАДУ СТІЧНИХ 6С0 Винахід належить до галузі згущення осаду промислових стічних вод і може бути використаний в металургії, зокрема для згущення шламів агломераційного виробництва. Відомий спосіб згущення промислових стічних вод /1, с 243 250 /, в якому розділення твердої та рідкої фаз відбувається під впливом гравітаційних сил у відстійнику, рівномірно заповненому суспензією. Після закінчення устоювання освітлену рідину випускають з відстійника, а осад вибирають за допомогою певного обладнання (екскаватора, грейферного крана, тощо). Недолік звісного способу полягає у низькій ефективності згущення, внаслідок чого випуск рідини з відстійника супроводжується значним винесенням мінеральних часток, а вторинне використання уловлюваних продуктів, у зв'язку з іх високою вологістю, потребує додаткових паливно-енергетичних витрат, особливо при згущеьні агломераційних шламів, які становлять багатокомпонентну механічну суміш, що містить в собі залізорудний тонкозернистий концентрат крупністю менш 0,074 мм, аглоруду, вапняк, тверде паливо (кокс, штиб), дрібні (0-5 мм ) зерна агломерату та різні відходи металургії. Багатокомпонентність агломераційних шламів, а також значна різниця у гранулометричному складі, пояснюють неоднакову швидкість осадження матеріалів, внаслідок чого великі, з високою питомою густиною, зерна інтенсивно осаджуються на дно місткості, а поверх знов сформованого осаду розташовується шар суспензії, в якій, тверді частки щільно розміщені і контактують поміж собою через водні прошарки, що перешкоджають ущільненню матеріалу і проходженню зерен до нижніх верств відстійника. До того ж дрібні частки вапняку та палива, маючи порівняно низьку питому густину, не осаджуються у такій суспензії і під час випуску рідини з відстійника видаляю і ься разом з нею. При вибірці матеріалу з відстійника уловлюваний продукт містить в собі 25-^30 % вологи, що утруднює транспортування, а введення його в шихту знижує ефективність всіх елементарних стадій її підготовки та спікання, внаслідок чого збільшуються витрати палива і викиди шкідливих речовин в атмосферу. Найбільш близьким до технічноі суті і досягненню результатів є спосіб згущення осаду гравітаційним фільтруванням, при якому підвищення ефективності згущення і скорочення тривалості процесу досягається тим, що осаду задають нерівномірний ламінарний рух на фільтрувальній поверхні з однозначною зміною швидкостей /2/. Недолік цього способу полягає в тому, що він не дозволяє підвищити ефективність згущення полідисперсних матеріалів, які значно відрізняються питомою густиною, що призводить до втрат матеріалу разом зі зливаємою рідиною, а залишений у відстійнику осад стлновить розріджену масу, утилізація якої потребує додаткових паливно-енергетичних ресурсів. В основу винаходу поставлено завдання створити спосіб згущення осаду, який збільшить масу виділяємих із стічних вод мінеральних часток і знизить вологість осаду, внаслідок чого зменшаться втрати матеріалу і підвищиться ефективність його утилізації з одночасним скороченням витрат палива та викидів шкідливих речовин в атмосферу, зростанням продуктивності агрегатів і поліпшенням якості агломерату. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі згущення стічних вод гравітаційним фільтруванням, при якому змінюється напрям руху осаду, формування осаду виконують за допомогою введення у відстійник стічних вод під кутом 40°-^60° відносно днища відстійника до утворення конусів, висота яких у 2,0-^2,5 рази більша за глибину відстійника, до того ж конуси осаду розташовують на площі відстійника один щодо другого у шаховому порядку з інтервалом між основами конусів 1-г2м. ПІІІВИЩГЛІ НЯ ефективності згущення осаду пропонованим способом досягається шляхом керування процесом формування конфігурації осаду в об'ємі відстійника, внаслідок чого створюються умови до інтенсивного вологознімання та найбільш повного виділення із суспензії мінеральних часток. Суть способу полягає в наступному. Потік суспензії, що подається у відстійник, взаємодіє з його днищем і внаслідок зміни швидкості та напряму руху мінеральні частки виділяються з потоку, створюючи фігуру, близьку до форми конуса. Наступні порціі суспензії рухаються по гвіпній цього конуса. Оскільки поверхня осаду шорстка, то виникає локальна турбулізація потоку з утворенням дрібних вихорів, які сприяють розділенню суспензії. Інтенсивне виділення мінеральних часток призводить до збільшення геометричних розмірів конуса. У ;;онусі, що формується, утворюється постійно зростаючий тиск вищерозташованих шарів осаду, який призводить до руйнування гідратних оболонок на поверхні часток і витіснення вологи з нищерозташованих шарів до бокової поверхні конуса. Інтенсивне розділення суспензії досягається подаванням потока під кутом 40°-Ї-60° відносно днища відстійника. Подавання суспензії у відстійник під кутом менш ніж 40° призводить до зменшення ефективності ЇЇ розділення, оскільки не всі шари потоку взаємодіють з поверхнею осаду. Із збільшенням кута нахилу понад 60° відбувається руйнування структури осаду за рахунок кінетичной енергії потоку, що також зменшує ефективність його згущення. Утворення конуса осаду, який піднімається над поверхнею відстійника, при оптимальних геометричних розмірах конуса забезпечує ефективне видалення вологи з осаду через складний масообмін. Взаємодія верхньої частини конуса ч повітряною середою призводить до інтенсивного вологознімання. Виниклий з цих обставин градієнт забезпечує надходження вологи у верхню частину конуса за рахунок капілярних сил, що розвиваються в об'ємі осаду. Висока ефективність видалення вологи досягається тоді, коли висота конуса перевищує глибину відстійника у 2,0^-2,5 рази. Із зменшенням висоти конуса знижується тиск стовпа осаду на нищерозташований шар і зменшується вологознімання з його поверхні. При збільшенні висоти конуса погад зазначених меж швидкість капілярного підіймання вологи відстає від швидкості вологознімання з його поверхні, внаслідок чого відбувається руйнування та обсипання осаду до підошви конуса, що знижує ефективність використання даного способу. Упорядження проміжків між основами конусів і розташування конусів у шаховому порядку забезпечує під час випускання фільтрату його ламінарний рух по криволінійним траєкторіям, внаслідок чого зменшується винос часток осаду з відстійника. Скорочення відстані між конусами призводить до зросту швидкості потоку фільтрату і, як наслідок, до втрат осаду, а збільшення відстані між конусами - до зниження ефективності використання площі відстійника. Приклад. Аналізувалась ефективність згущення агломераційних шламів Криворізького Південного гірничо-збагачувального комбінату, які складаються із залізорудного магнетитового концентрату, агломераційної руди, вапняку, твердого палива (кокса та штибу) і дрібних (0-5 мм ) зерен агломерату, відомим та пропонованим способами Результати випробувань наведені у таблиці _______________________________________________________ Таблиця Вмісі Винос ВолоЕфективніші ь агломераційного твердого твердого гість переділу у суспен- з фільт- решти, зи,кг/м^ ратом, % Продук- Питомі тивнісі ь витрати аглома- палива, шини, КІ/І т/ч Спосіб Вміст дрібняку (0-5мм) в агломераті Викиди в атмосферу, кг/т агломерату __________ Пил | CO Відомий 22,8 0,42 27,2 78,2 79,6 20,4 2,82 28,0 Пропонований 22,8 0,15 12,6 83,3 74,8 17,1 2,47 24,3 З результатів дослідно-промислових випробувань виходить, що з метою підвищення ефективності згущення та утилізації шламів необхідно вводити у відстійник суспензію під кутом 40°-*-60° відносно днища відстійника до утворення конусів, висота яких у 2,0 + 2,5 рази більша глибини відстійника. Конуси осаду повинні розташовуватись на площі відстійника у шаховому порядку з відстаню між основами 1-н?. м. У порівнянні з відомим, пропонований спосіб дозволяє зменшити винос твердого з фільтратом у 2,8 рази, знизити вологість осаду у 2,2 рази, внаслідок чого продуктивність агломашини збільшиться на 6,5%, витрати палива зменшаться на 6,0%, вміст дрібняку 0-5 мм в агломераті зменшиться на 3,3% (абс). Викиди в агмосферу пилу та монооксиду вуглецю знижуються відповідно на 12,4 та 13,2%. До того ж використання пропонованого способу дозволяє зменшити капітальні витрати на будівництво відстійників і скоротити площі земельних угідь для очищення стічних вод. Джерела інформації: 1. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. Изд. 4-е, М./'Химия" ,1967, 847 с. 2. Авторское свидетельство СССР № 1450297 от 19.03.1986г.