Порядок проведения производственных испытаний флокулянтов, используемых при обезвоживании осадков сточных вод

УДК: 628.32+628.33

Затронута актуальная проблема выбора марки флокулянта для обезвоживания осадков сточных вод. Описаны основные этапы, правила и условия проведения производственных испытаний флокулянтов по обезвоживанию осадков сточных вод, основываясь на многолетнем опыте проведения испытаний флокулянтов в цехе обработки осадка Минской очистной станции УП «Минскводоканал».

Ключевые слова: осадок сточных вод, флокулянт, кек, фугат, доза флокулянта, обезвоживание, центрифуга.

Очистка городских сточных вод в г. Минске осуществляется на Минских очистных сооружениях УП «Минскводоканал». Очистка сточных вод представлена механической и биологической стадиями очистки.

Механическая стадия включает решетки (для очистки от грубых механических примесей), песколовки (для удаления песка из сточных вод), первичное отстаивание (задерживаются вещества, которые тяжелее и легче воды).

Биологическая стадия очистки представлена аэротенками (очистка осуществляется специфическим сообществом микроорганизмов, которые в свою очередь образуют хлопки активного ила) и вторичными отстойниками (разделение условно очищенных сточных вод и активного ила).

В ходе очистки сточных вод образуются осадки. Основное количество осадка представлено осадком после первичного отстаивания и избыточным активным илом (образуется в ходе процессов роста и размножения активного ила аэротенков). Обработка осадков сточных вод в г. Минске включает: уплотнение избыточного активного ила (гравитационное), обезвоживание (центрифугирование) смеси избыточного уплотненного активного ила и сырого осадка после первичного отстаивания. Обезвоженный осадок хранится на специализированных площадках. Так, для уменьшения количества осадков на Минской очистной станции в 1998 году был введен в эксплуатацию цех обработки осадков, где для обезвоживания осадков сточных вод применяется центрифугирование с использованием полимерных реагентов - флокулянтов.

Флокулянт -вещество, представляющее собой водорастворимое высокомолекулярное соединение, которое при введении в дисперсные системы адсорбируется или химически связывается с поверхностью частиц дисперсной фазы и объединяет частицы в агломераты (флокулы), интенсифицируя процессы осаждения. Использование флокулянта позволяет существенно облегчить процесс обезвоживания осадков сточных вод и достичь существенной степени обезвоживания. Таким образом, правильно подобранная марка флокулянта является основой процесса обезвоживания и существенной частью затрат, которая влияет на себестоимость очистки сточных вод.

С целью определения наиболее эффективного флокулянта для обезвоживания осадков сточных вод в цехе обработки осадка Минской очистной станции УП «Минскводоканал» (ЦОО МОС УП «Минскводоканал») постоянно проводятся производственные испытания флокулянтов. За 20 лет работы ЦОО МОС в УП «Минскводоканал» (рис. 1) для обезвоживания применялись различные марки флокулянтов, в их числе Zetag, FO, Superfloc, Рraestol и другие.

Необходимость постоянного проведения производственных испытаний обусловлена регулярной модернизацией оборудования, непостоянством состава осадков сточных вод, производством новых марок флокулянтов, изменением конъюнктуры рынка химических реагентов.

Проведение производственных испытаний делится на несколько этапов:
1. Проведение маркетинга. На данном этапе производится оповещение представителей ведущих химических концернов о намерениях закупки флокулянтов для целей обезвоживания осадков. Также оповещаются все организации, ранее изъявлявшие желание принять участие в тендерных торгах.
2. Проведение специалистами от каждой компании-участника лабораторных испытаний флокулянтов с целью изучения условий обезвоживания осадков сточных вод и предварительного подбора подходящей марки флокулянта для участия в производственных испытаниях.
3. Проведение производственных испытаний специалистами предприятия-заказчика в присутствии представителей компаний-участников.
Для проведения производственных испытаний необходимо разработать и утвердить регламент производственных испытаний, предварительно изучив качественные и количественные характеристики осадков сточных вод за последние два года (зольность, влажность, соотношение сырого осадка и избыточного активного ила в смеси осадков сточных вод).

При разработке регламента, по которому впоследствии будут проводиться производственные испытания флокулянтов, необходимо придерживаться одинаковых условий проведения для всех испытуемых марок флокулянта. Едиными должны быть:
- время и продолжительность проведения;
- оборудование;
- технологические параметры осадков сточных вод и оборудования;
- концентрация маточного раствора.

Обеспечение единых условий проведения станет возможным при соблюдении нижеописанных рекомендаций.

Изначально следует обратить внимание на время и сроки проведения производственных испытаний флокулянтов, так как состав и свойства осадков сточных вод не являются постоянными и зависят от состава сточных вод, пришедших на очистку, а также сезона года. Производственные испытания всех марок флокулянтов обязательно должны проводиться в одно и то же время. Нельзя сравнивать эффективность флокулянтов, значения удельных расходов которых получены летом и зимой, весной и осенью и т.д.

Оптимальным временем проведения производственных испытаний является осенне-зимний период: с октября по февраль включительно в случае закупки годового объема флокулянта. В случае закупки разных флокулянтов для разных сезонов года испытания целесообразно проводить в соответствующий период. Общая продолжительность проведения испытаний всех марок должна быть максимально сжата с целью обеспечения равных технологических параметров осадков сточных вод. Данный период определяется числом претендентов и, как правило, не превышает 6-8 дней.

Проводить испытания нескольких марок флокулянтов следует параллельно на однотипном оборудовании (при наличии таковой возможности), что позволит сократить сроки их проведения. Так, продолжительность проведения испытаний в ЦОО МОС УП «Минскводоканал» в 2017 году для каждой марки флокулянта составляла два рабочих дня по 12 часов (суммарно 24 часа). Испытания проводились параллельно на двух декантерных центрифугах Alfa Laval G2-115. Сроки проведения составили четыре дня.

Для обеспечения одинаковых параметров осадков сточных вод, по-ступающих на обезвоживание, для всех марок флокулянтов необходимо принять узкий диапазон значений влажности и зольности осадков сточных вод, чтобы стандартное отклонение значений влажности составляло не более 0,1%, значений зольности не более 0,5% в разные дни проведения производственных испытаний. Например, в ЦОО МОС УП «Минскводоканал» на обезвоживание подавалась смесь осадков сточных вод в объемном соотношении сырого осадка к уплотненному избыточному илу 1:2, влажностью в диапазоне 96,9-97,1%.

При наличии нескольких насосных станций подачи сырого осадка необходимо обеспечить одинаковую последовательность подачи сырого осадка насосами для всех марок флокулянтов (либо обеспечить равнозначный порядок откачки отстойников), испытуемых в разные дни.

Технологические параметры оборудования, на котором проводятся испытания, также должны быть едиными: скорость вращения барабана, загрузка по сухому веществу, нагрузка шнека, чистота фугата. Это оптимальные параметры, которые подбираются заранее опытным путем специалистами в ходе обезвоживания осадков сточных вод на конкретном оборудовании.

В ЦОО МОС УП «Минскводоканал» чистота фугата определяется визуально в полипропиленовом стакане объемом 500 мл. Отбор фугата производится на отводящей линии соответствующей декантерной центрифуги. При отсутствии взвешенных веществ в полипропиленовом стакане и мутности фугат считается «чистым». В зависимости от количества и размера твердых включений, определяемых визуально, фугат может быть оценен как: «чистый со взвешенными», «мутный» (наличие взвешенных и коллоидных включений, снижающих прозрачность фугата), «грязный» (при наличии взвешенных веществ, образующих слой на поверхности отобранной пробы фугата высотой не менее 10 мм).

Влажность кека и осадков сточных вод, поступающих на обезвоживание, определялась на анализаторе влагосодержания типа Sartorius. В ходе проведения производственных испытаний флокулянтов фиксирование технологических параметров декантерной центрифуги, а также отбор проб осадков сточных вод, кека и фугата осуществлялись одновременно один раз в час через 20 минут после изменения расхода флокулянта и заносились в таблицу с результатами (таблица 1).

Таблица 1. Результаты проведения производственных испытаний

Особое внимание необходимо уделить приготовлению маточного раствора флокулянта. Температура воды для приготовления, концентрация раствора, время созревания должны быть одинаковыми для всех марок флокулянта, испытуемых в разные дни. Перед началом приготовления маточного раствора флокулянта конкретной марки необходимо выполнить процедуру контрольного взвешивания порошка, которая позволит определить время дозирования необходимого его количества для получения нужной концентрации раствора.

Следует установить единое для всех марок флокулянтов начальное значение расхода флокулянта для обезвоживания и шаг его изменения при определении минимальной дозы флокулянта, обеспечивая чистоту фугата и необходимую влажность кека. Как только значение дозы конкретной марки флокулянта установлено, производится наработка результатов.

При проведении производственных испытаний флокулянтов в ЦОО МОС УП «Минскводоканал» начальное значение составляло 1,5 м 3 /час, начальное изменение расхода флокулянта производится с шагом 0,1 м3/час, при уточнении параметра - 0,05 м3 /час.

Это означает следующее: в случае необеспечения регламентируемых параметров влажности кека и чистоты фугата доза флокулянта ступенчато растет. По достижении выхода на регламентные режимы производятся попытки снижения расхода флокулянта при изменении нагрузки и дифференциальной скорости центрифуги до момента срыва режимов и так далее.

Важно перед проведением производственных испытаний определить максимально допустимое значение удельного расхода флокулянта. Оно рассчитывается, исходя из максимальной производительности станции приготовления с учетом времени созревания раствора флокулянта не менее часа и максимальной производительности цеха обработки осадков.

Последнее определяется в ходе анализа работы конкретного цеха за предыдущий год. Марки флокулянтов со значениями удельного расхода, превышающего максимально допустимый, нецелесообразно применять для обезвоживания осадков сточных вод, т.к. в данном случае будет снижена максимальная производительность цеха обработки.

На основании таблицы с результатами проводится обработка данных, включающая оценку удельного расхода каждого из испытуемых флокулянтов, позволяющего стабильно обеспечивать чистоту фугата, и необходимую влажность кека с учетом стандартного отклонения, которое принимается не более 0,3 кг/т.с.в. (значение стандартного отклонения выбрано таким образом, чтобы позволить вычесть из результатов ошибочно полученные данные).

Протокол производственных испытаний оформляется в двух экземплярах и далее передаются уполномоченным представителям участников испытаний с отметкой о получении. В протоколе производственных испытаний отражаются условия проведения испытаний: дата, время проведения, технологические параметры осадков сточных вод и оборудования, делается вывод о целесообразности применения конкретной марки флокулянта и указывается среднее значение удельного расхода, позволяющего стабильно обеспечивать чистоту фугата и необходимую влажность кека с учетом стандартного отклонения.

Важной составляющей является возможность представителей испытуемых марок флокулянтов присутствовать в ходе проведения испытаний их продукции.

Выводы

Использование флокулянта позволяет существенно облегчить процесс обезвоживания осадков сточных води достичь существенной степени обезвоживания. При этом важно правильно подобрать марку флокулянта, для чего необходимо организовать проведение производственных испытаний флокулянтов.

Опыт работы показывает, что проведение производственных испытаний флокулянтов в присутствии представителей испытуемых марок флокулянтов не привносит дополнительных трудностей сотрудникам предприятия при проведении испытаний, т.к. регламентом правила определены достаточно жестко. Право на собственное усмотрение технологов, проводящих испытания, практически нивелировано. При этом уровень потенциальных претензий со стороны организаций-участников снижается многократно, что позволяет проводить саму процедуру закупки в максимально сжатые сроки. Конкуренция между участниками всегда находится на высоком уровне, что всегда положительно сказывается на хозяйственных интересах предприятия.

The order of carrying out of industrial tests of flocculants are used in dewatering of sewage sludge

Affected by the actual problem of a choice brand of flocculant for dewatering sewage sludge. The main stages, rules and conditions of production tests of flocculants for dehydration of sewage sludge are described, based on many years of experience in testing flocculants in the sludge treatment shop of Minsk treatment plant UE «Minskvodokanal».

Keywords: sewage sludge, flocculant, filter cake, fugat, the dose of flocculant, a dewatering centrifuge.

Eroshevich Anna Nikolaevna, engineer-technologist of the 2nd category of sludge treatment shop of Minsk treatment plant;

Dubovik Olga Sergeevna, senior engineer of the Minsk sewage treatment plant;

Antonov Kirill Viktorovich, Deputy head-head of production production «Minsk water treatment».
220088, Republic of Belarus, Minsk, Pulikhova str., 15.E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Журнал «Вода Magazine», №5 (129), 2018 г.