Iszapvíztelenítő gép: Hogyan kezelik és távolítják el az iszapot a szennyvíztelepeken

Mi az iszap a szennyvízkezelésben?

Az iszap az a félszilárd maradék, amely a szennyvízkezelés során kiválik. Mind az elsődleges, mind a másodlagos kezelési szakasz mellékterméke, amely vízből áll, lebegő szilárd anyagokkal, szerves anyagokkal, mikroorganizmusokkal és nyomokban lévő szennyeződésekkel. Eredetétől és a feldolgozási szakasztól függően az iszapot három fő típusra osztják:

• Elsődleges iszap — Nyers ülepített szilárd anyagok a kezdeti ülepítő tartályból, jellemzően szürke és szagú.
• Másodlagos (biológiai) iszap — A biológiai kezelési folyamatok során előállított mikrobiális biomassza, például eleveniszap vagy csepegtető szűrők.
• Harmadlagos vagy vegyi iszap — A koagulánsokkal vagy foszforeltávolító vegyszerekkel végzett fejlett kezelés során keletkező szilárd anyagok.

Az Egyesült Államok települési szennyvíztelepei évente több mint 8 millió tonna száraz iszapot termelnek , így az iszapkezelés az egyik legjelentősebb költség- és megfelelési kihívás a vízkezelésben. A kezeletlen iszap kórokozókat, nehézfémeket és nitrogénvegyületeket tartalmaz, amelyek megfelelő feldolgozás nélkül kibocsátva komoly környezeti kockázatot jelentenek.

Hogyan kezelik az iszapot? Lépésről lépésre történő folyamat

Az iszapkezelés egy többlépcsős folyamat, amelynek célja a térfogat csökkentése, a kórokozók eltávolítása, és stabilizált végtermék előállítása, amely biztonságosan ártalmatlanítható vagy újrafelhasználható. Az alapvető szakaszok a következők:

1. Sűrűsödés

A frissen gyűjtött iszap 95-99% vizet tartalmaz. A sűrítés a gravitációs ülepítés vagy az oldott levegő flotációja révén csökkenti a víztartalmat, így a szilárdanyag-koncentráció 0,5%-ról 3-6%-ra nő. Ez a lépés csökkenti a későbbi folyamatokba küldött mennyiséget és csökkenti az energiaköltségeket.

2. Stabilizálás

A stabilizálás elpusztítja a kórokozókat és csökkenti az illékony szilárd anyagokat, hogy korlátozza a szagokat és a biológiai aktivitást. A két domináns módszer az anaerob emésztés — amely biogázt is termel energiahasznosítás céljából — és aerob emésztés , kisebb létesítményekhez használják. A mészstabilizálás kémiai alternatívát kínál, ha az emésztési infrastruktúra nem áll rendelkezésre.

3. Kondicionálás

A víztelenítés előtt az iszapot polimer pelyhesítő anyagokkal vagy vas-kloriddal kondicionálják a finom részecskék aggregálására. A megfelelő kondicionálás kritikus fontosságú – közvetlenül meghatározza a víztelenítés hatékonyságát és a végső pogácsa szárazságát. A polimer adagolása jellemzően 2-10 kg/tonna szárazanyag.

4. Víztelenítés

A víztelenítés a mechanikailag legintenzívebb lépés. Elválasztja a megmaradt víz nagy részét a stabilizált iszaptól, így félszilárd pogácsát állít elő. A felszerelési lehetőségek közé tartoznak a centrifugák, a szalagos szűrőprések, a csavarprések és a szűrőlemez prések. A kapott sütemény jellemzően eléri a 18-35% szárazanyag-tartalmat, ami jelentősen csökkenti a szállítási és ártalmatlanítási súlyt.

5. Ártalmatlanítás vagy hasznos újrafelhasználás

A kezelt iszapot – amelyet bioszilárd anyagnak neveznek, ha megfelel a szabályozási minőségi előírásoknak – műtrágyaként alkalmazzák, komposztálják, elégetik energiahasznosítás céljából, vagy hulladéklerakókba küldik. Az Egyesült Államokban a bioszilárd anyagok körülbelül 55%-át hasznosan hasznosítják újra a mezőgazdaságban és a talajjavításban az EPA 503 előírásai szerint.

Hogyan működik az iszapvíztelenítő centrifuga?

A iszap víztelenítő centrifuga - leggyakrabban dekantáló centrifuga - centrifugális erőt használ a folyadék és a szilárd anyagok elválasztására olyan sebességgel, amely a gravitációs erő (G-erő) 1500-3000-szeresét generálja. Ez a gyorsított szétválás másodpercek alatt eléri azt, amit a gravitációs ülepítés órákig tartana.

Alapvető mechanikai alkatrészek

• Forgó tál — Vízszintes hengeres dob, amely nagy sebességgel forog, létrehozva a centrifugális mezőt.
• görgős szállítószalag (csiga) — Egy csavaros csavar, amely kissé eltérő sebességgel forog a tálban, folyamatosan tolja a leülepedett szilárd anyagokat a kisülési vég felé.
• Tápcső — A kondicionált iszapot a tál közepére szállítja.
• Folyadék- és szilárdanyag-kibocsátó nyílások — Elválasztott szennyvíz (koncentrátum) távozik a folyadékvégen; víztelenített süteménykibocsátás a szilárd részek végén.

Az elválasztási folyamat

Amikor a kondicionált iszap belép a forgótálba, a szilárd anyagok és a víz közötti sűrűségkülönbség hatására a szilárd anyagok kivándorolnak, és réteget képeznek a tál falán. A görgős szállítószalag ezeket a tömörített szilárd anyagokat a tál kúpos szakasza mentén mozgatja a kiömlőnyílások felé, míg a tisztított folyadék túlfolyik a másik végén lévő állítható gátlapokon. A tál és a tekercs közötti sebességkülönbség – az úgynevezett sebességkülönbség (Δn) — kulcsfontosságú működési paraméter: az alacsonyabb differenciálmű szárazabb pogácsát eredményez, de csökkenti az áteresztőképességet.

Teljesítmény referenciaértékei

A modern centrifugák változtatható frekvenciájú hajtásokkal (VFD) rendelkeznek mind a főmotoron, mind a hátsó meghajtón, lehetővé téve a tál fordulatszámának és a sebességkülönbségnek a valós idejű beállítását a bejövő iszap jellemzői alapján. Ez az automatizálás a kezelő beavatkozása nélkül csökkenti a polimerfelhasználást és javítja a sütemény állagát.

Iszapeltávolítás a szennyvíztisztításban: Módszerek és berendezések összehasonlítása

Az iszapeltávolítás magában foglalja az iszap fizikai kivonását a kezelő tartályokból és az utána használt mechanikus víztelenítő berendezéseket. Mindegyik technológiának külön kompromisszumai vannak a tőkeköltségben, a működési költségben, a lábnyomban és a kimeneti szárazságban.

Tartályon belüli iszapeltávolítás

Az elsődleges és másodlagos derítőkben az iszap a tartály alján gyűlik össze, és mechanikus kaparók vagy szívófejek szívják el. A repülési kaparók a leülepedett iszapot egy központi garat felé tolják a szivattyúzáshoz. A kör alakú tartályokban a forgó hídkaparók folyamatosan befelé mozgatják az iszapot. Az eltávolítás gyakorisága és a szivattyú ütemezése kritikus fontosságú – az iszap túl hosszú felhalmozódása növeli a szepticitást és csökkenti a derítő teljesítményét.

Víztelenítő berendezések összehasonlítása

A centrifugák a domináns választás a nagy települési létesítmények számára mert egyesítik a nagy áteresztőképességet, a teljesen zárt szagszigetelést és az állandó teljesítményt a változó iszapterhelés mellett. A szalagos szűrőprések költséghatékonyak maradnak a kisebb műveletekhez, stabil, könnyen vízteleníthető iszappal. A lemezes szűrőprések olyan alkalmazásokhoz vannak fenntartva, ahol a maximális szilárdanyag-szárazság elsőbbséget élvez az áteresztőképességgel szemben, mint például a fémmegmunkálásban vagy a gyógyszeripari szennyvízben.

A jobb kiválasztása iszapvíztelenítő gép függ az iszap típusától, a szükséges pogácsa szárazságtól, a rendelkezésre álló helyigénytől, a polimer költségvetéstől, és attól, hogy a működésnek folyamatosnak kell lennie, vagy lehet-e szakaszos. Tőkebefektetés előtt erősen ajánlott egy próbatesztet reprezentatív iszapmintákkal.

Az iszap víztelenítési teljesítményét befolyásoló kulcstényezők

Nincs két egyforma iszapáram. Bármely víztelenítő gép teljesítménye az iszap tulajdonságaitól, az upstream kezeléstől és a berendezés beállításaitól függ.

• Az iszap összenyomhatósága — A biológiai iszap összenyomhatóbb és kocsonyásabb, mint a szervetlen iszap, ezért nagyobb polimerdózist és beállított G-erőket igényel a hatékony víztelenítés érdekében.
• Illékony szilárdanyag-tartalom — A magasabb illóanyag-tartalom jellemzően a rosszul feltárt iszapra utal, amely kevésbé hatékonyan víztelenít. A jól emésztett anaerob iszap, amely 50-60%-kal csökkenti az illékony szilárdanyag-tartalmat, folyamatosan könnyebben vízteleníthető.
• Részecskeméret-eloszlás — A finom kolloid részecskék ellenállnak a szétválásnak. A polimer kondicionálása ezeket a részecskéket nagyobb pelyhekké alakítja át, amelyeket a centrifugális vagy mechanikai erők könnyebben befoghatnak.
• Hőmérséklet — A melegebb iszap viszkozitása alacsonyabb, ami javítja a vízleadást. A hideg időben történő működés korrekciós intézkedés nélkül 2–5 százalékponttal csökkentheti a centrifuga sütemény szárazságát.
• A takarmány konzisztenciája — A betáplálás szabálytalan szilárdanyag-koncentrációja a folyamat instabilitását okozza. A kiegyenlítő tartályok és az automatizált tápszivattyúk segítenek fenntartani az egyenletes áramlást a víztelenítő egységbe.

Azok az üzemeltetők, akik folyamatosan figyelik a központi tisztaságot (turbiditást), a pogácsa szilárdanyag-tartalmát és a polimerfogyasztást, felismerhetik az iszap változékonyságának korai jeleit, és beállíthatják a berendezés paramétereit, mielőtt a hatékonysági veszteségek jelentőssé válnának. A sütemény szárazságának 1%-os javulása 5-10%-kal csökkentheti a későbbi ártalmatlanítási költségeket egy év leforgása alatt egy közepes méretű önkormányzati létesítményben.