ТЕРМИЧЕСКАЯ СУШКА ОСАДКОВ

Термическая сушка осадков - процесс, обеспечивающий обеззараживание и значительное сокращение объема осадков сточных вод. Осадок после термической сушки представляет собой незагнивающий, свободный от гельминтов и патогенных микроорганизмов сыпучий материал влажностью 10—40%. Благодаря удалению из осадков при сушке большей части влаги их масса уменьшается в несколько раз. Высушенные осадки в отличие от исходных не обладают адгезией к металлам и другим материалам и не слипаются. Это значительно облегчает их, транспортировку и дальнейшую утилизацию в качестве удобрения, в производстве строительных материалов и т.д. Как правило, термической сушке подвергают осадки после механического обезвоживания. Термическую сушку осадков производят на установках, состоящих из сушильного аппарата (сушилки), подогревателей, скрубберов, дутьевых устройств, конвейеров и бункеров. В зависимости от способа подвода теплоты сушильные аппараты делят на кондуктивные и конвективные. К кондуктивным сушилкам относятся: вакуумные, вальцевые, скребковые и шнековые. В вакуумных сушилках (СВИР-4к, СВТР-10В) процесс сушки осадка происходит в вакууме, создаваемом конденсацией вторичного пара в барометрическом конденсаторе. Сухой осадок влажностью 30—40% выгружается гребками на конвейер. Удельный расход теплоты на 1 кг испаренной влаги равен 2350 кДж. Основными недостатками вакуум-сушилок являются низкая производительность, периодичность работы и вследствие этого высокая стоимость сушки. Вальцевая сушилка представляет собой медленно вращающийся полый барабан — валец, обогреваемый изнутри паром с температурой 150—170°С. Производительность сушилки при температуре пара 152 С и времени сушки 0,85 мин составляет 34 кг/ч с 1 м барабана, напряжение по испаряемой влаге — 29 кг/(м ч). Недостаток вальцевой сушилки состоит в низкой производительности и создании в рабочей зоне неблагоприятных условий для обслуживающего персонала. Более широкое распространение получили конвективные сушилки, которые делятся на стационарные и динамические. К первой группе относятся сушилки с фильтрующим слоем (барабанные, многоподовые, ленточные, петлевые и др.); ко второй — сушилки со взвешенным слоем (кипящим и фонтанирующим), распылительные сушилки, а также пневмосушилки. В сушилках второй группы продолжительность процесса меньше, чем в аппаратах первой группы.
В технологии термической сушки осадков с целью снижения энергозатрат применяют различные методы подготовки осадка: предварительный нагрев, вибрационную или магнитную обработку, введение ПАВ, добавление ретура — 20—70% сухого вещества пылеобразной фракции осадка, образующейся в процессе сушки и отделяемой в циклоне при очистке потока газовоздушной взвеси. Барабанные сушилки, выпускаемые отечественной промышленностью диаметром 1—3,5 и длиной 4—27 м, работают по схеме с прямоточным движением осадка и сушильного агента, в качестве которого применяют топочные газы. Частота вращения барабана 1,5—8 мин* . Сушильный барабан устанавливают наклонно к горизонту (максимальный угол наклона 3—4 ). Для измельчения, перемешивания и предотвращения налипания осадка в сушилке дополнительно устанавливают цепи, свободно подвешиваемые к внутренней поверхности барабана. Расчетная нагрузка на 1 м3 барабанной сушилки — 60 кг влаги в 1 ч; влажность осадка, %: поступающего — 78— 80, после термической сушки — 20—25; температуpa сушильного агента (дымовых газов), С: на входе в сушилку — 700—800, на выходе из нее — 250, барабанные сушилки имеют большую единичную производительность, но малое напряжение по влаге, что обусловливает их большие габариты, массу и металлоемкость. Эти сушилки требуют высоких капитальных затрат, имеют низкий кпд и сложны в эксплуатации. Наиболее эффективны конвективные сушилки динамического типа: распылительные, пневматичские (трубы-сушилки), сушилки со встречными струями, сушилки с кипящим и фонтанирующим слоями. Распылительные сушилки применяют для сушки уплотненного избыточного активного ила влажностью не менее 94%. Температуpa теплоносителя после газовой топки равна 300 — 350 С, а при контакте с илом в сушилке не превышает 150 С. На выходе из аппарата температуpa отходящих газов снижается до 75— 90°С. Влажность высушенного ила 5—10%. Высушенный ил совместно с отработанным теплоносителем отводится в циклон, где выгружается через бункер. К недостаткам распылительных сушилок относятся: низкий кпд, громоздкость, наличие быстровращающихся частей в зоне высоких температур, создание неблагоприятных санитарно-гигиенических условий в местах выгрузки высушенного продукта, необходимость дополнительной обработки ила (гранулирование) для последующего его использования. Пневматические сушилки (трубы-сушилки со встречными струями) предназначены для сушки обезвоженных осадков сточных вод и представляют собой вертикальную трубу, по которой снизу вверх движется смесь топочных газов и взвешенных в их потоке частиц осадка. При прохождении по трубе осадок в течение нескольких секунд высушивается до влажности 5—10 % и отделяется от отходящих газов в сепараторе. Эти сушилки являются простыми по конструкции и эффективными аппаратами. Однако они имеют ряд недостатков: большую высоту, трудность регулирования процесса сушки, высокий расход электроэнергии. Недостатками сушилок со встречными струями являются измельчение осадка и образование значительного количества пыли, а также необходимость дезодорации отходящих газов. Сушилки с кипящим слоем для осадков сточных вод имеют круглую или прямоугольную в плане форму постоянного или расширяющегося по высоте сечения. Процесс сушки осуществляется на слое зернистого материала, в качестве которого можег служить сам высушенный осадок или инертный материал — песок, стеклянные шарики, фторопластовая крошка и т.д.
Обезвоженный осадок подают в сушилку шнековым питателем; сгущенный осадок — с помощью форсунок в слой или на слой инертного материала. Сушилки с кипящим слоем позволяют получить высушенный осадок заданного гранулометрического состава. Процесс сушки возможен как с применением ретура, так и без него. Основными недостатками сушилок с кипящим слоем являются: сложность гранулирования обезвоженных осадков; неравномерное распределение их по всему кипящему слою; неравномерность времени пребывания частиц осадка в кипящем слое, из-за чего вероятна выгрузка влажных и недосушеиных частиц.
При термической сушки осадков происходит выделение большого количества компонентов, которые могут загрязнять окружающую воздушную среду: летучие вещества, пыль, пары влаги, продукты горения топлива. Поэтому установки термических сушок осадков должны быть оборудованы системой сооружений, обеспечивающих очистку выделяемого парогазового потока от пыли и токсичных соединений. Рациональная технология процесса сушки должна включать также утилизацию теплоты отходящего парогазового потока.