способ обезвоживания осадка

Формула изобретения

1. Способ обработки осадка, включающий введение в осадок двух флокулянтов и перевод обработанного осадка на пресс с последующим отделением твердой фазы, отличающийся тем, что перед введением в осадок смешивают катионный флокулянт, представляющий собой сополимер акриламида с мономером, содержащим четвертичный атом азота, и неионогенный флокулянт, представляющий собой полимер на основе амида акриловой кислоты, взятые в количестве (по массе) от 3:1 до 1:1, при этом общее количество смеси составляет от 3,0 до 7,2 кг на 1 000 кг твердой фазы осадка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивают растворы флокулянтов.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что смешение жидких флокулянтов проводят не ранее, чем за 20 мин перед введением в осадок.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют растворы флокулянтов, концентрация которых составляет 0,03-0,20 мас.%.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют камерный фильтр-пресс.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области разделения гетерогенных сред, а именно влажных осадков, с выделением обезвоженного осадка в качестве целевого продукта и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, а также угледобывающей, углехимической, горнорудной, пищевой, химической промышленности, при очистке сточных вод, а также в индустрии строительных материалов при разделении влажного осадка на жидкую и твердую фазы с дальнейшим использованием твердой фазы как целевого компонента.

Частным случаем разделения гетерогенной системы является обезвоживание, т.е. выделение твердой фазы из гетерогенной системы. Этот процесс лежит в основе большинства промышленных производств, использующих в качестве технологических сред суспензии. При обезвоживании существенным является перед разделением получить крупные, механически устойчивые частицы твердой фазы. Наличие таких частиц обеспечивает получение механически устойчивого осадка, легко отдающего влагу, что особенно важно при использовании камерных фильтр-прессов.

Известен способ осаждения осадка (RU, патент 2211077, 2003), согласно которому в суспензию перед осаждение твердой фазы последовательно вводят растворы неорганического коагулянта и органического флокулянта для отделения твердой фазы от жидкой.

Недостатком известного способа следует признать значительный расход используемых реактивов и неполнота осаждения твердой фазы.

Известен также способ обработки суспензии (SU, авторское свидетельство 1662115,1992), согласно которому в суспензию вводят флокулянт с последующей фильтрацией образовавшегося осадка, причем в качестве флокулянта используют сополимер акриламида с акриловой кислотой и третичной или четвертичной аммониевой солью.

Недостатком известного способа следует признать неполноту отделения твердой фазы, а также низкие характеристики получаемого осадка.

Известен способ отделения взвешенных частиц из водного раствора (SU, авторское свидетельство 528039) путем последовательного введения в раствор, находящийся в смесителе, двух флокулянтов: неорганического и полиакриламида.

Недостатком известного способа следует признать неполноту отделения твердой фазы, а также низкие характеристики получаемого осадка.

Известен способ обезвоживания осадка (RU, патент 2165900), включающий последовательную его обработку анионным и катионным флокулянтами, причем количество полимера в катионной форме, по меньшей мере, не превышает количество полимера в анионной форме.

Недостатком известного способа следует признать неполноту отделения твердой фазы, а также низкие характеристики получаемого осадка.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке эффективного способа обезвоживания осадка.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в обеспечении возможности обработки осадка различного состава и происхождения, приводящей к уменьшению влажности осадка, уменьшению массы взвешенных частиц в фильтрате при одновременном увеличении производительности.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ обезвоживания осадка, включающий введение в осадок двух флокулянтов и перевод обработанного осадка на пресс с последующим отделением твердой фазы, отличающийся тем, что перед введением в осадок смешивают катионный флокулянт, представляющий собой сополимер акриламида с мономером, содержащим четвертичный атом азота, и неионогенный флокулянт, представляющий собой полимер на основе амида акриловой кислоты, взятые в количестве (по массе) от 3:1 до 1:1, при этом общее количество смеси составляет от 3,0 до 7,2 кг на 1 000 кг твердой фазы осадка. Обычно содержание твердого компонента в осадке бывает известно, однако возможен вариант реализации способа, когда перед введением в осадок смеси флокулянтов необходимо определить любым известным способом содержание твердой фазы в осадке. При реализации способа обычно смешивают растворы флокулянтов, что позволяют ускорить образование флокул, однако возможно и использование флокулянтов в виде гранул. Преимущественно смешение жидких флокулянтов проводят не ранее чем 20 мин перед введением в осадок, поскольку увеличение указанного срока может привести к расслоению смеси или возникновению химической реакции между флокулянтами в смеси. В предпочтительном варианте реализации способа используют растворы флокулянтов, концентрация которых составляет 0,03 - 0,20 мас.%. При реализации способа могут быть использованы практически любые катионные и неионогенные флокулянты, но предпочтительно использовать катионный флокулянт, представляющий собой сополимер акриламида с мономером, содержащим четвертичный атом азота (в частности, флокулянт «Праестол-650 ВС») и неионогенный флокулянт, представляющий собой полимер на основе амида акриловой кислоты (в частности, флокулянт «Праестол-2500). Для отделения твердой фазы от жидкой фазы обычно используют камерный фильтр-пресс.

Упомянутый катионный флокулянт «Праестол-650 ВС» представляет собой сополимер акриламида с 2-акриламидопропил-3-метиламмонийхлоридом с массовой долей остаточного акриламида не более 0,1 мас.%, динамической вязкостью 1% раствора полимера в 10% растворе хлорида натрия примерно 400 мПа·с и характеристической вязкостью 0,2% раствора полимера в 1 N растворе нитрита натрия примерно 14 дл/г.

Упомянутый неионогенный флокулянт «Праестол-2500» представляет собой полиакриламид с массовой долей остаточного акриламида не более 0,1 мас.%, динамической вязкостью 1% раствора полимера в 10% растворе хлорида натрия примерно 140 мПа·с и характеристической вязкостью 0,2% раствора полимера в 1 N растворе нитрита натрия примерно 15 дл/г.

В дальнейшем сущность способа, а также преимущества его применения будут показаны с использованием следующих примеров реализации.

1. Промышленные испытания смеси флокулянтов «Праестол-650 ВС» (3 массовые части) и «Праестол-2500» (1 массовая часть) проводили на промытой и уплотненной смеси термофильно-сброженного осадка первичных отстойников и аэробно-стабилизированного избыточного активного ила. Используемая смесь имела следующие характеристики:

влажность	96,4%
зольность	43,1%
время капиллярного всасывания	175 сек
удельное сопротивление	1358.

Испытания проводили с использованием фильтр-пресса «Дифенбах», обеспечивающего давление фильтрации 6 бар и давление дожима 15 бар. Время дожима составляло от 20 до 35 минут. В качестве контроля использовали стандартный технологический процесс обработки осадка с использованием флокулянта полиакриламида, взятого в оптимальной дозе.

По результатам испытаний было установлено, что оптимальное количество смеси флокулянтов Праестол-650 ВС» (3 массовые части) и «Праестол-2500» (1 массовая часть) составляет 4,3 кг на тонну обрабатываемого осадка, а по контрольному технологическому процессу необходимо использовать 4,8 кг флокулянта на тонну обрабатываемого осадка, при этом при использовании смеси флокулянтов средняя влажность кека составила 75,7%, а по контрольному технологическому процессу - 77,3% при содержании взвешенных веществ в фильтрате в среднем 63 мг/дм³ и 70 мг/дм³ соответственно, при практически одинаковой отделяемости получаемого кека от фильтровальной ткани и уменьшении времени процесса на 9%. Увеличение времени дожима до 35 минут как для осадка, обработанного смесью флокулянтов, так и для контрольного процесса привело к уменьшению содержания влаги в кеке примерно на 5%, но значительно уменьшило производительность процесса.

2, Промышленные испытания смеси флокулянтов «Праестол-650 ВС» (2 массовые части) и «Праестол-2500» (1 массовая часть) проводили на том же оборудовании, в тех же условиях и аналогичной смеси термофильно-сброженного осадка первичных отстойников и аэробно-стабилизированного избыточного активного ила при влажности 97,7%, остальные параметры практически не изменились.

По результатам испытаний было установлено, что оптимальное количество смеси флокулянтов Праестол-650 ВС» (2 массовые части) и «Праестол-2500» (1 массовая часть) составляет 4,9 кг на тонну обрабатываемого осадка, а по контрольному технологическому процессу необходимо использовать 5,7 кг флокулянта на тонну обрабатываемого осадка, при этом при использовании смеси флокулянтов средняя влажность кека составила 75,2%, а по контрольному технологическому процессу - 76,9% при содержании взвешенных веществ в фильтрате в среднем 42 мг/дм³ и 80 мг/дм³ соответственно, при практически одинаковой отделяемости получаемого кека от фильтровальной ткани и уменьшении времени процесса на 11% Увеличение времени дожима до 35 минут как для осадка, обработанного смесью флокулянтов, так и для контрольного процесса привело к уменьшению содержания влаги в кеке примерно на 4%, но значительно уменьшило производительность процесса.

3. Промышленные испытания смеси флокулянтов «Праестол-650 ВС» (1 массовая часть) и «Праестол-2500» (1 массовая часть) проводили на том же оборудовании, в тех же условиях и на осадке угольного шлама при влажности 93,8%, остальные параметры приведены ниже:

зольность	51,7%
время капиллярного всасывания	132 сек
удельное сопротивление	1187.

По результатам испытаний было установлено, что оптимальное количество смеси флокулянтов Праестол-650 ВС» (1 массовая часть) и «Праестол-2500» (1 массовая часть) составляет 4,4 кг на тонну обрабатываемого осадка, а по контрольному технологическому процессу необходимо использовать 5,8 кг флокулянта на тонну обрабатываемого осадка, при этом при использовании смеси флокулянтов средняя влажность кека составила 71,9%, а по контрольному технологическому процессу - 76,6% при содержании взвешенных веществ в фильтрате в среднем 52 мг/дм³ и 63 мг/дм³ соответственно, при практически одинаковой отделяемости получаемого кека от фильтровальной ткани и уменьшении времени процесса на 111%. Увеличение времени дожима до 35 минут как для осадка, обработанного смесью флокулянтов, так и для контрольного процесса, привело к уменьшению содержания влаги в кеке примерно на 8%, но значительно уменьшило производительность процесса.

4. Промышленные испытания смеси флокулянтов «Праестол-650 ВС» (4 массовые части) и «Праестол-2500» (1 массовая часть) проводили на том же оборудовании, в тех же условиях и аналогичной смеси термофильно-сброженного осадка первичных отстойников и аэробно-стабилизированного избыточного активного ила при влажности 96,2%, остальные параметры практически не изменились по отношению к примеру 2.

По результатам испытаний было установлено, что оптимальное количество смеси флокулянтов Праестол-650 ВС» (4 массовые части) и «Праестол-2500» (1 массовая часть) составляет 5,9 кг на тонну обрабатываемого осадка, а по контрольному технологическому процессу необходимо использовать 5,7 кг флокулянта на тонну обрабатываемого осадка, при этом при использовании смеси флокулянтов средняя влажность кека составила 76,7%, а по контрольному технологическому процессу - 76,9% при содержании взвешенных веществ в фильтрате в среднем 78 мг/дм³ и 80 мг/дм³, причем при использовании смеси флокулянтов кек плохо отделялся от фильтровальной ткани, что значительно уменьшало (до 27%) производительность процесса.

5. Промышленные испытания смеси флокулянтов «Праестол-650 ВС» (1 массовая часть) и «Праестол-2500» (2 массовые части) проводили на том же оборудовании, в тех же условиях и аналогичной смеси термофильно-сброженного осадка первичных отстойников и аэробно-стабилизированного избыточного активного ила при влажности 96,4%, остальные параметры практически не изменились по отношению к примеру 2.

По результатам испытаний было установлено, что оптимальное количество смеси флокулянтов Праестол-650 ВС» (1 массовая часть) и «Праестол-2500» (2 массовые части) составляет 7,8 кг на тонну обрабатываемого осадка, а по контрольному технологическому процессу необходимо использовать 5,6 кг флокулянта на тонну обрабатываемого осадка, при этом при использовании смеси флокулянтов средняя влажность кека составила 76,9%, а по контрольному технологическому процессу - 76,7% при содержании взвешенных веществ в фильтрате в среднем 88 мг/дм³ и 80 мг/дм³, причем при использовании смеси флокулянтов кек плохо отделялся от фильтровальной ткани, что значительно уменьшало (до 31%) производительность процесса.

Использование предложенного способа позволяет уменьшить влажность осадка и содержание взвешенных частиц в фильтрате при одновременном увеличении производительности.