Обезвоживание осадка: шнековый пресс, ленточный или камерный

Любые очистные сооружения производят два продукта: очищенную воду и осадок. Воду сбрасывают, осадок вывозят, и вывоз почти всегда оказывается самой дорогой строкой эксплуатации. Обезвоживание не делает осадок безвредным — оно делает его в разы легче, и именно на этом строится расчёт.

За воду в кузове платят столько же, сколько за осадок

Осадок из вторичного отстойника или аэротенка — это жидкость. Концентрация сухого вещества в нём порядка 1 %: в кубометре такой пульпы около 10 кг собственно осадка и около 990 кг воды. Избыточный активный ил бывает и впятеро разбавленнее — 0,2 % сухого вещества.

Вывоз считают по массе или по объёму кузова, и тариф не различает, что именно едет. Обезвоживание не уменьшает количество сухого вещества ни на грамм: сколько его образовалось на биологии, столько и останется. Оно убирает воду — а её в исходном осадке подавляющая часть.

Отсюда простое следствие: экономика обезвоживания определяется не производительностью аппарата, а тем, насколько сухим он отдаёт кек.

Сухость кека: что стоит за процентами

Сухость кека — доля сухого вещества в его массе, в процентах. Влажность — то же самое наоборот: сухость 20 % означает влажность 80 %. Обе величины описывают одно и то же, и в спецификациях встречаются обе, поэтому при сравнении аппаратов стоит убедиться, что речь об одном показателе.

Считать надо так: масса сухого вещества на выходе равна массе на входе, а масса кека обратно пропорциональна его сухости. Прибавка в несколько процентов сухости на первый взгляд выглядит мелочью, а на деле меняет число рейсов мусоровоза в месяц.

Достижимая сухость зависит от трёх вещей сразу: от природы самого осадка, от качества его подготовки флокулянтом и от типа аппарата. Первое не выбирают: сырой первичный осадок отдаёт воду охотно, избыточный активный ил — тяжело, замасленный и биологически «молодой» осадок ещё хуже. Поэтому конкретную цифру сухости для площадки получают испытанием на реальном осадке, а не из таблицы.

По типу аппарата различие такое: напорная фильтрация через ткань даёт кек низкой влажности, потому что вода отжимается давлением подачи в замкнутой камере. Непрерывные аппараты — шнековый и ленточный — работают мягче и на том же осадке отдают кек влажнее, зато не останавливаются.

Три аппарата и три разных логики

Шнековый обезвоживатель HLDS отжимает осадок в канале между шнековым валом и набором чередующихся подвижных и неподвижных колец. Зазор по ходу шнека сужается, давление растёт, вода уходит через щели между кольцами, кек выгружается с торца. Кольца смещаются относительно друг друга и прочищают щели сами — фильтровальной ткани здесь нет вообще. Линейка идёт от HLDS-131 с производительностью около 6 кг сухого вещества в час (около 0,6 м³/ч осадка концентрацией 1 %) до HLDS-404 с ~400 кг СВ/ч (~40 м³/ч). Массы — от 300 кг у младшего исполнения до 3850 кг у HLDS-304, мощность привода у малых аппаратов измеряется долями киловатта: 0,2 кВт у HLDS-131, 0,3 кВт у HLDS-132.

Главная особенность шнековой схемы в другом: аппарат принимает разбавленный осадок прямо из аэротенка или отстойника, без отдельного илоуплотнителя. Илоуплотнитель на станции можно не строить — это снимает сооружение целиком, а не только уменьшает площадь под оборудование.

Ленточный фильтр-пресс DNY разделяет фазы между двумя проницаемыми лентами, идущими по системе валов. Сначала удлинённый участок гравитационного отвода, где свободная влага уходит самотёком, затем полотно складывается в S-образную схему и идёт с осадком между валами, так что давление на слой нарастает постепенно. Производительность по сухому веществу — от 100–120 кг/ч у DNY 500 до 600–700 кг/ч у DNY 3000. Рама из нержавеющей стали SUS304 или SUS316, натяжение ленты держит пневматика, привод тихоходный: у DNY 1000A и DNY 1500A это 1,1 кВт.

Плата за непрерывность — промывная вода. Ленту надо непрерывно отмывать, и расход заметный: 11,2 м³/ч у DNY 1000A, 16 м³/ч у DNY 1500A, 25,2 м³/ч у DNY 2500B. Эта вода возвращается в голову сооружений и увеличивает нагрузку на них.

Камерный фильтр-пресс HL работает циклами. Ткань натянута на плиты, при сжатии пакета она же служит уплотнением, и между каждой парой плит образуется камера. Пульпу подают насосом через центральный канал, фильтрат уходит дренажными каналами плит, твёрдая фаза остаётся на ткани. Когда камеры заполнены, пакет раскрывают, кек сбрасывают, цикл начинают заново. Площадь фильтрации в линейке — от 50 до 250 м²; у HL100 это 100 м² при объёме камер 1475 л и производительности 2–4 т/ч, у HL150 — 150 м², 2063 л и 3–5 т/ч.

Масса — отдельный пункт: HL100 весит 6628 кг, HL150 уже 10455 кг. Под такой аппарат нужны фундамент, высота под раскрытие пакета и место под приёмный бункер кека внизу.

Флокулянт: без него не работает ни один из трёх

Частицы осадка мелкие и заряжены одноимённо, поэтому в воде они устойчивы и сами не слипаются. Флокулянт — полимер, который связывает их в крупные хлопья, отдающие свободную воду. Готовят его в узле приготовления раствора и вводят перед аппаратом: у шнековых обезвоживателей для этого предусмотрена камера флокуляции на входе.

Без флокуляции результат одинаково плох во всех трёх схемах, но проявляется по-разному. В шнековом и ленточном прессах мелочь просто уходит с фильтратом обратно в голову сооружений — аппарат крутится, а кека нет. В камерном фильтр-прессе мелкие частицы забивают поры ткани, цикл растягивается, давление подачи растёт, ткань приходится менять чаще.

Отсюда практическое правило: подбор флокулянта и его дозы — часть подбора оборудования, а не отдельная задача на потом. Аппарат, недокормленный полимером, не выйдет на паспортные показатели ни при какой настройке.

Что решает выбор на площадке

• ✓Расход и режим. Небольшая станция с осадком, который копится сутками, обслуживается циклическим прессом без потерь. Непрерывный поток осадка требует непрерывного аппарата.
• ✓Есть ли илоуплотнитель. Если его нет и строить не планируется, шнековая схема принимает разбавленный осадок как есть. Ленточному и камерному прессам сгущение нужно.
• ✓Куда девать промывную воду. Возврат десятков кубометров в час в голову сооружений — это дополнительная нагрузка, которую нужно закладывать в баланс.
• ✓Соседство с людьми. Площадка рядом с жилой застройкой или в здании тянет к тихим малошумным аппаратам.
• ✓Кто обслуживает. Автоматический шнековый обезвоживатель работает без постоянного присутствия оператора. Камерный пресс требует человека на раскрытие пакета и на уход за тканью каждый цикл.
• ✓Стоимость вывоза. Чем она выше, тем сильнее аргумент в пользу напорной фильтрации: сухой кек окупает трудоёмкость.

Что дальше

Соберите четыре величины: суточное количество осадка в кубометрах, его концентрацию по сухому веществу, тип осадка (избыточный ил, сырой, смешанный, реагентный, замасленный) и режим — копится он или идёт потоком. Пятое, что стоит выяснить заранее, — действующий тариф на вывоз: без него нельзя сравнить варианты по деньгам.

С этими данными можно смотреть каталог: шнековые обезвоживатели HLDS закрывают задачи небольших и средних станций и площадок без илоуплотнителя, ленточные фильтр-прессы DNY — непрерывный поток осадка на больших расходах. Если тип осадка нестандартный, планируйте испытание на реальной пробе: цифра сухости кека, полученная на вашем осадке, стоит дороже любой таблицы.