Внедрение флотационной установки для сгущения избыточного активного ила

Приведены результаты технологических испытаний напорного флотатора для сгущения активного ила. Установлено, что флотационное сгущение избыточного активного ила позволяет прогнозировать получение достаточно высокой степени сгущения иловой суспензии (10 и более раз) и увеличение удельной производительности оборудования подобного типа в 1,5—2,5 раза по сравнению с существующим.

В ходе эксплуатации очистных сооружений образуется большое количество избыточного активного ила. Ежегодно в РФ на очистных сооружениях биологической очистки сточных вод накапливается до 3,5—4,5 млн т биомассы избыточного активного ила. При его сгущении возникают сложные проблемы, связанные с особенностями суспензии активного ила и трудностями ее обезвоживания.

Влияние значительного числа факторов резко усложняет ведение биохимической очистки в оптимальном режиме. В последнее время наметился определенный прогресс в управлении биохимическими процессами, по-видимому, в связи с бурным развитием биотехнологии и в первую очередь промышленного культивирования микроорганизмов. Тем не менее сложности ведения биотехнологических процессов, в том числе культивирования микроорганизмов активного ила на сточных водах, в ряде случаев не устранены. Особенно это относится к управлению такими сложными процессами, как флокуляция микроорганизмов активного ила, отделение его от воды и последующее сгущение.

Определенные преимущества перед другими способами сгущения имеет флотация, применение которой для уплотнения избыточного активного ила получает все большее распространение. При этом флотацию используют, как правило, на первой стадии сгущения активного ила перед его последующим центрифугированием или фильтрованием.

В ОАО «ГосНИИсинтезбелок» Б.С. Ксенофонтовым были проведены экспериментальные исследования по флотационному сгущению активных илов с различным иловым индексом (в пределах 40— 160 см3/г), отобранных с локальных очистных сооружений биохимического производства. Исследования показали, что степень сгущения микробной биомассы в получаемом пенном продукте составляет 4—6. Для достижения более высокой степени сгущения необходимо использование дополнительных устройств для сжатия пенного слоя сфлотированного активного ила и, следовательно, повышения концентрации микробной биомассы в получаемом пенном продукте.

На основании проведенных испытаний на лабораторном образце флотационного аппарата установлено, что повысить концентрацию микробной биомассы можно при движении сфлотированного активного ила в канале с сужающимся по ходу движения пенного продукта сечением. При этом решающую роль в уплотнении пенного слоя сфлотированного активного ила играет коалесценция газовых пузырьков пены. Повышение скорости процесса коалесценции пузырьков можно достигнуть путем контактирования активного ила с гидрофобной поверхностью, а также изменения pH пены и других физических факторов, например вибрации пенного слоя сфлотированного активного ила или путем нагревания и дополнительной подачей воздуха в пену.

Был изготовлен и испытан опытный образец флотационной колонны, представляющий собой вертикальную камеру прямоугольной формы. Верхняя часть колонны имеет пирамидальную форму, которая заканчивается раструбом с пенным желобом на его внешней стороне. Внутри колонны размещена аэрационно-флотационная камера с плоским днищем, форма которой соответствует форме колонны. Высота этой камеры составляет 2/з высоты камеры, и ее площадь соотносится с площадью колонны как 0,7:1,0. В аэрационно-флотационной камере размещено пять вертикальных струйных аэраторов.

Между стенками камеры и колонны размешены пластинчатые сгустители.

Отличительной особенностью колонны является небольшая высота рабочей зоны (2 м2), возможность работы без подачи сжатого воздуха с аэрацией атмосферным воздухом или любыми другими газами, а также газированием пульпы и совмещением аэрации воздухом и пузырьками, выделяющимися из раствора.

На биохимических производствах для сгущения избыточного активного ила используют аппараты напорной флотации. Суспензия активного ила из вторичных отстойников поступает в приемную емкость. Далее насосом ее подают в сатуратор, где происходит насыщение воздухом, который засасывается эжектором. Интенсификация процесса растворения воздуха в сатураторе достигается загрузкой в него насадки из колец Рашига для увеличения поверхности контакта жидкой и газовой фаз.

Насыщенную воздухом суспензию активного ила через дросселирующее устройство подают во флотационные реакторы, где выделяется газ в виде мельчайших пузырьков непосредственно на хлопьях активного ила. Образующиеся агрегаты отделяются от воды в результате всплывания во флотационных разделителях. Особенность этой схемы — разбавление суспензии активного ила подыловой водой, поступающей последовательно из первого флотационного разделителя в следующий. В результате такого разбавления достигается интенсификация флотационного процесса. Аппарат напорной флотации, установленный на очистных сооружениях биохимического производства, обеспечивает сгущение избыточного ила до влажности 94—96 % при выносе с подыловой водой до 500 мг/л взвешенных веществ.

Результаты технологических испытаний представлены в табл. 9.6. Анализ данных показывает, что степень сгущения активного ила составляет 6—8 по отношению к концентрации ила в исходной суспензии.

Флотационное сгущение ила можно осуществлять как при непосредственном насыщении ила воздухом, так и при использовании рабочей жидкости. Соотношение объемов рабочей жидкости и ила зависит от исходной концентрации и свойств ила. Как правило, его устанавливают экспериментально, в пределах 0,5—3:1. Рабочую жидкость или ее смесь с илом насыщают воздухом в сатураторе. Воздух подают в сатуратор или напорный трубопровод компрессором либо путем эжекции в напорный трубопровод.

Таблица 9.6. Результаты технологических испытаний напорного флотатора на стадии сгущения избыточного ила

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном

продукте

В осветленной

воде

1

Флотация активного ила с! обычном режиме (контроль)

1/1

5,2

46

13

33

6,54

11,4

3,92

1/2

5,2

46

14

32

5,79

12,26

2,22

1/3

5,3

66

14

52

6,07

11,3

2,41

1/4

4,5

75

14

61

7,95

12,7

1,96

2

2/1

5,4

72

15

57

5,25

11,6

4,12

2/2

5,4

72

15

57

4,62

7,62

3,00

2/3

5,4

68

15

53

6,27

7,18

5,37

2/3

5,4

68

15

53

5,89

8,26

4,96

2/4

5,4

68

15

53

6,56

12,2

3,45

3

3/1

5,4

68

20

48

9,3

14,2

6,5

3/2

5,4

68

20

48

7,24

6,9

3,15

3/3

5,5

65

19

46

8,67

10,4

4,43

3/4

5,2

65

19

46

5,18

10,48

2,94

3/5

5,0

65

18

47

4,8

14,3

3,06

4

4/1

5,1

65

20

45

6,08

9,45

4,98

4/2

5,1

65

20

45

9,76

11,4

5,71

4/3

5,1

65

20

45

7,72

9,4

2,88

4/4

5,1

65

20

45

8,81

5,66

3,49

4/5

5,1

65

20

45

7,36

5,9

3,11

5

Продолжение табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

5/1

5,0

65

20

45

5,25

11,6

4,12

5/2

5,1

65

20

45

8,04

6,18

2,63

5/3

5,2

65

20

45

7,55

4,82

2,44

5/4

5,2

65

20

45

7,34

6,14

3,25

6

6/1

4,6

60

20

40

4,54

10,01

2,09

7

7/1

4,6

60

20

40

4,37

8,13

2,03

7/2

4,8

58

16

42

5,51

5,82

2,65

8

8/1

5,4

60

30

30

7,4

6,81

2,42

8/2

5,1

60

25

35

5,22

6,83

1,84

8/3

5,2

58

28

30

5,37

6,57

2,09

9

9/1

5,2

55

28

27

4,83

3,88

2,64

9/2

5,2

55

28

27

5,4

6,34

2,05

9/3

5,2

55

28

27

6,20

4,55

2,18

9/4

5,2

58

24

34

6,41

4,87

2,28

9/5

5,2

50

28

22

5,93

4,77

2,14

10

10/1

5,5

50

26

24

4,9

4,55

2,00

10/2

5,5

50

24

26

3,97

4,71

1,71

10/3

6,0

50

20

30

5,4

3,74

1,6

10/4

6,0

50

20

30

8,55

4,78

3,83

10/5

6,0

50

25

25

7,33

4,51

3,14

Продолжение табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

11

11/1

6,0

60

25

4,14

7,18

2,43

11/2

6,2

61

25

4,42

8,8

4,1

11/3

5,8

70

28

4,45

10,35

3,6

11/4

6,0

68

30

3,46

18,24

3,72

12

12/1

5,7

70

20

5,27

15,21

4,3

12/2

5,6

70

3,22

16,9

2,71

12/3

5,0

68

30

5,58

14,5

3,83

12/4

5,0

65

24

4,88

14,4

2,42

12/5

5,0

60

20

3,62

19,5

2,18

13

13/1

5,4

61

28

5,44

16,36

1,62

13/2

5,7

61

28

7,5

24,7

2,3

13/3

5,5

58

28

5,3

15,1

2,68

13/4

6,0

60

28

4,39

8,77

2,26

13/5

6,0

58

28

4,3

7,33

3,06

14

14/1

6,0

55

28

4,42

15,8

2,59

14/2

4,0

74

30

5,38

17,06

3,03

14/3

5,0

66

30

5,27

22,78

3,58

15

15/1

6,0

57

20

5,82

16,5

1,87

15/2

5,8

60

20

4,68

18,9

1,87

15/3

5,8

60

20

6,31

16,2

2,96

Продолжение табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

15/4

5,3

65

20

6,62

19,55

2,5

15/5

5,1

63

20

3,15

18,66

1,3

16

16/1

5,2

60

28

3,61

17,47

1,74

16/2

5,5

60

30

3,34

17,54

1,68

16/3

5,5

60

30

3,9

19,9

2,0

16/4

5,5

60

28

-

18,0

1,9

16/5

5,4

60

28

3,4

19,2

1,77

17

17/1

5,5

56

20

5,15

16,07

1,45

18

18/1

5,5

55

15

2,5

19,8

1,4

19

19/1

4,5

62

36

3,94

20,9

2,26

19/2

5,5

60

25

4,94

21,4

1,91

19/3

5,6

60

25

4,91

15,6

3,04

20

20/1

5,4

60

20

4,57

22,4

2,38

20/2

5,4

60

20

4,63

22,7

2,04

20/3

5,4

60

10

3,92

23,3

2,53

20/4

5,5

58

20

4,2

13,36

3,06

20/5

5,8

60

28

4,33

16,84

2,85

21

21/1

5,4

56

20

3,95

15,2

1,66

21/2

5,6

58

20

4,31

18,49

2,55

Продолжение табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

21/3

5,6

58

20

4,12

11,42

2,83

21/4

5,6

58

20

3,35

12,03

2,01

21/5

5,6

58

20

3,08

13,8

1,46

21/6

5,6

65

20

6,13

15,04

1,25

21/7

5,9

64

25

4,42

12,09

1,05

22

22/1

6,0

64

12

4,42

16,48

2,13

22/2

6,0

63

12

4,83

19,52

1,45

22/3

6,2

63

12

6,93

20,6

2,68

22/4

5,5

65

12

4,16

15,4

2,26

22/5

5,5

65

23

5,22

14,3

2,45

22/6

5,4

65

23

4,44

13,3

2,51

23

23/1

5,0

65

25

6,65

14,1

3,28

23/2

5,5

65

27

4,38

17,3

3,72

23/3

5,3

65

27

3,36

18,91

1,75

23/4

5,4

65

27

4,36

13,1

2,24

24

24/1

5,2

65

27

4,62

15,8

2,34

24/2

5,2

65

4,13

34

3,75

24/3

5,8

65

4,81

21,8

3,7

24/4

5,8

65

26

3,32

17,2

1,85

24/5

5,5

65

20

4,15

13,48

1,91

25

25/1

5,6

66

20

3,35

14,2

1,94

Продолжение табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

25/2

5,0

60

25

4,55

12,7

2,85

25/3

5,4

64

25

5,5

16,4

3,1

25/4

5,7

64

25

4,19

14,5

2,31

25/5

5,5

64

20

4,28

15,2

2,07

26

26/1

5,0

55

26

4,05

15,4

2,31

26/2

5,5

60

26

5,20

18,2

1,4

26/3

5,5

59

26

4,9

16,9

1,33

26/4

5,6

62

26

3,58

17,55

1,17

26/5

5,6

61

26

3,74

15,75

1,38

27

27/1

5,4

64

23

4,18

15,6

2,26

27/2

5,4

63

25

4,36

17,16

2,53

27/3

5,4

62

18

3,32

8,66

1,28

27/4

5,0

62

18

3,72

14,54

1,47

27/5

5,0

62

18

3,68

15,3

1,62

28

28/1

5,3

56

23

4,9

19,0

2,16

28/2

5,4

57

30

3,53

16,3

1,95

28/3

6,0

65

30

3,72

16,9

1,62

28/4

5,0

70

30

4,93

14,7

2,92

28/5

5,2

68

30

3,87

17,7

2,15

29

29/1

5,0

63

20

3,89

31

0,54

29/2

5,0

63

20

4,0

23,4

3,17

Продолжение табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

29/3

5,0

63

20

4,2

22,8

3,07

30

30/1

5,0

63

24

3,87

20,7

2,86

30/2

5,0

63

27

3,95

19,6

2,43

30/3

5,1

63

30

5,22

27,8

4,01

30/4

5,5

63

30

4,82

13,6

2,35

30/5

5,2

63

30

5,08

18,1

3,77

30/6

5,5

63

30

4,94

14,6

2,43

30/7

5,5

63

28

4,77

20,59

1,21

30/8

5,5

63

23

4,83

13,2

0,89

31

31/1

5,2

63

20

4,15

16,36

1,19

31/2

5,3

63

20

4,88

17,20

1,99

31/3

5,4

63

15

4,34

18,7

1,8

31/4

5,4

63

20

3,8

19,5

1,5

31/5

5,4

63

30

3,97

12,3

1,73

31/6

5,4

62

30

4,2

10,8

1,56

31/7

5,5

61

23

3,67

18,4

1,84

31/8

5,5

61

28

3,23

14,6

1,94

32

32/1

5,5

61

28

4,1

12,8

2,03

32/2

5,5

60

28

3,68

13,0

1,69

32/3

5,5

60

15

4,6

11,2

2,07

32/4

5,5

60

18

3,95

12,6

1,88

32/5

5,5

60

15

5,18

10,48

1,49

Продолжение табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

32/6

5,5

60

25

4,32

13,71

1,78

32/7

5,4

60

17

4,39

16,1

2,54

33

33/1

5,4

58

20

4,12

18,7

1,97

33/2

5,4

58

18

4,48

16,4

2,87

33/3

5,6

50

20

3,83

15,3

2,46

33/4

5,6

50

16

3,8

14,71

2,73

33/5

5,4

50

20

4,11

16,95

2,85

33/6

5,0

50

20

4,63

19,8

3,54

33/7

5,4

50

20

3,48

15,63

1,56

34

Флотация активного ила с дополнительным пенным сгущением

34/1

5,4

50

20

3,52

22,04

1,78

34/2

5,8

50

19

8,2

21,4

2,8

34/3

5,0

45

19

6,26

25,05

0,73

34/4

5,4

45

19

4,96

29,46

1,9

35

35/1

5,6

45

19

4,49

24,08

1,86

35/2

5,6

45

19

4,0

22,2

1,21

35/3

5,5

45

25

4,12

28,62

1,3

35/4

5,4

45

25

5,62

15,8

1,75

35/5

5,4

45

25

5,12

17,9

1,59

35/6

5,5

45

19

9,65

25,0

3,39

35/7

5,5

45

19

9,91

29,4

3,32

36

36/1

5,5

45

19

9,73

26,5

2,91

Продолжение табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

36/2

5,5

45

19

6,44

14,74

2,13

36/3

5,5

45

20

6,38

25,9

1,46

37

37/1

5,5

45

19

5,42

27,4

1,88

37/2

5,5

45

19

5,04

26,1

1,06

37/3

5,5

45

19

4,98

23,92

1,36

37/4

5,5

45

19

5,03

24,71

1,87

37/5

5,5

45

19

4,91

22,6

1,94

38

38/1

5,5

45

18

7,09

35,6

1,31

38/2

5,5

45

18

6,72

26,3

1,24

38/3

5,5

60

5,59

24,73

2,09

38/4

5,5

60

5

5,64

26,84

1,83

39

39/1

5,5

60

10

5,17

24,9

1,62

39/2

5,5

60

6

5,11

25,7

1,23

39/3

5,5

60

19

5,1

25,7

2,96

39/4

5,5

60

22

5,26

23,7

2,34

39/5

5,5

60

22

4,92

25,8

1,86

40

40/1

5,4

45

16

4,22

20,9

1,7

40/2

5,2

45

16

4,11

22,4

1,34

41

41/1

5,5

45

20

3,68

28,3

1,55

41/2

5,5

45

23

3,2

28,7

1,6

Продолжение табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

41/3

5,5

45

іб

4,58

22,4

2,3

42

42/1

5,5

45

20

4,98

27,8

1,36

42/2

5,5

45

19

5,86

28,4

2,52

42/3

5,5

45

18,5

6,12

26,56

1,54

42/4

5,5

45

18,5

6,5

21,6

2,12

43

43/1

5,6

45

19

5,45

28,74

1,71

43/2

5,6

45

19

4,12

20,2

1,82

43/3

5,4

45

19

4,53

22,7

1,64

43/4

5,5

45

19

5,02

24,2

1,53

43/5

5,5

45

20

3,41

28,3

1,27

43/6

5,4

45

20

6,98

29,6

1,44

44

44/1

5,4

45

17

6,24

24,4

1,36

44/2

5,6

45

17

5,86

22,8

1,48

44/3

5,5

45

15

5,63

20,8

1,83

44/4

5,5

45

20

4,96

22,6

2,6

44/5

5,5

45

20

5,12

23,4

1,27

44/6

5,6

45

19

4,42

26,4

1,02

45

45/1

5,4

45

16

5,15

29,6

0,95

45/2

5,5

60

16

20,7

1,35

45/3

5,6

60

15

8,4

22,41

1,22

45/4

5,4

60

17

3,39

24,89

1,07

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

46

46/1

5,4

60

14,5

5,8

21,4

1,16

46/2

5,5

55

14,0

28,7

1,23

46/3

5,5

58

15,5

8,13

26,5

2,81

46/4

5,5

57

12

6,31

22,77

2,24

47

47/1

5,4

55

16

5,15

26,97

1,79

47/2

5,6

60

15

9,52

31,7

2,19

48

48/1

4,5

60

15

7,67

26,8

2,84

48/2

4,5

60

18

24,1

2,72

48/3

5,5

60

20

20,3

1,76

49

49/1

5,5

60

16

4,18

24,83

1,61

49/2

5,2

60

8

28,4

2,95

49/3

5,2

60

20

5,17

24,22

3,86

50

50/1

5,5

60

20

21,8

2,53

50/2

5,4

60

10

5,9

43,9

5,8

50/3

5,4

60

22

20,4

5,9

50/4

5,2

59

14,5

4,8

21

2,0

50/5

5,2

59

17

29,72

2,9

51

51/1

5,2

59

18

7,91

21,4

5,74

Продолжение табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

51/2

5,2

59

20

24,0

5,31

51/3

5,4

54

20

5,8

25,95

3,31

51/4

5,6

53

20

43,8

5,72

52

52/1

5,6

53

11

6,8

40,2

8,2

52/2

5,6

52

14

5,58

22,5

2,1

52/3

5,0

60

18

24,2

2,6

52/4

5,0

60

10

4,86

23,2

1,18

52/5

5,3

52

10

8,82

24,85

1,62

53

53/1

5,6

60

8

7,4

21,7

4,8

54

54/1

5,6

60

5

23,7

2,34

54/2

5,4

60

8

5,36

26,8

3,44

54/3

5,0

68

4

23,89

4,18

54/4

5,2

60

8

7,74

20,63

4,81

55

Флотация активного ила с добавлением Zetag в дозе 5 мг/л

55/1

5,4

60

И

28,39

5,65

55/2

5,5

60

3

5,17

29,62

4,31

55/3

5,5

58

2

26,32

3,82

55/4

5,4

54

9

32,6

4,83

56

56/1

5,2

54

5

7,00

31,4

4,15

56/2

5,2

58

6

29,6

5,21

Окончание табл. 9.6

День/

номер

пробы

Давление в сатураторе, кгс/см2

з

Расход, м /ч

Концентрация активного ила, г/л

Исход.

суспензии

Пенного

продукта

Осветленной воды

В исходной суспензии

В пенном продукте

В осветленной

воде

56/3

5,7

55

4

25,36

3,97

57

57/1

5,5

59

6

7,27

28,6

4,64

57/2

5,5

59

2

28,36

4,73

58

58/1

5,2

60

7

6,1

30,2

3,8

58/2

5,5

60

4

31,1

4,03

59

Флотация активного ила с добавлением в дозе 10 мг/л

59/1

5,4

58

7

6,4

38,6

2,7

59/2

5,2

59

6

6,3

38,8

2,5

59/3

5,3

58

7

6,5

39,1

2,9

60

60/1

5,1

57

8

6,1

40,4

2,4

60/2

4,9

60

5

5,8

42,7

2,6

60/3

4,7

59

6

5,9

41,8

2,3

Представленные в табл. 9.6 данные свидетельствуют о целесообразности и эффективности использования флокулянтов и дополнительного пенного концентрирования на стадии флотационного сгущения активного ила.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >