Водно-шламовое хозяйство
ВОДНО-ШЛАМОВОЕ ХОЗЯЙСТВО (а. water slurry circuit; н. Wassersch lammwirtschaft; ф. circuit des eaux schlammeuses; и. servicio de las aguas у lodos circuito) — технологический комплекс водоснабжения, обработки сточных и оборотных вод, а также шламов и мелких отходов (хвостов) обогащения. Действует на обогатительных фабриках, применяющих мокрые методы обогащения.
На установках водно-шламового хозяйства достигаются осветление и очистка вод, сгущение, обезвоживание и складирование шламов и отходов обогащения, извлечение из шламов ценных компонентов. На фабриках, обогащающих угли для коксования, выделяют три основных типа схем водно-шламового хозяйства: одно- и двухстадиальные, комбинированные. Одностадиальная схема применяется для фабрик, расходующих не более 2 м 3 воды на 1 т обогащаемого угля; шламовая вода после удаления из неё частиц угля крупностью более 0,5 мм поступает на флотацию без предварительного сгущения.
При двухстадиальных схемах вся шламовая вода после классификации твёрдой фазы поступает в сгуститель; на флотацию подаётся сгущённый продукт, а слив сгустителя возвращается в технологический цикл гравитационного отделения. Недостатки схемы связаны с размещением аппаратов осветления оборотной воды на значительной площади и при этом не обеспечивается достаточной степени очистки, т.к. применение флокулянтов для ускорения осветления нарушает технологию последующей флотации. Наиболее перспективны комбинированные схемы, в которых перед флотацией сгущается только часть шламовой воды, позволяющая обеспечить оптимальную плотность пульпы. Во всех технологических схемах флотация — обязательное звено водно-шламового хозяйства. Концентрат флотации обезвоживается, суспензия отходов флотации сгущается, отходы уплотняются или обезвоживаются, осветлённая вода возвращается в технологический процесс или сбрасывается в наружные водные объекты, как правило, после предварительной очистки. По такой же схеме обрабатываются шламовые воды фабрик, обогащающих энергетические угли, с непосредственным использованием необогащённого обезвоженного шлама в качестве энергетического топлива.
Реклама
На фабриках, обогащающих уголь, руды чёрных и цветных металлов, а также горно-химическое сырьё мокрым магнитным или флотационным обогащением, водно-шламовое хозяйство включает также системы водооборота. Средний расход воды на 1 т обогащаемой горной массы для угля и горючих сланцев (включая оборотную воду) 3-4 м 3 , для железной руды в зависимости от применяемых методов обогащения 6-14 м 3 , для апатитовой — 5 м 3 . Сгущение отходов обогащения или необогащённых шламов производится до максимальной концентрации суспензии, при которой возможно её гидравлическое транспортирование в хвостохранилища (шламоотстойники, илонакопители).
На углеобогатительных фабриках отходы обогащения и шламы направляются чаще всего в наружные секционные отстойники. По заполнении очередной секции осадок уплотняется в течение длительного времени и после достижения влажности не более 45% удаляется грейфером для дальнейшего складирования или использования. Слив отстойников осветляют в илонакопителях. Слив последних, так же как и радиальных сгустителей, возвращается в оборот либо после очистки сбрасывается в поверхностные водные объекты. В некоторых случаях суспензию мелких отходов обогащения направляют для хранения в выработанные пространства шахт. Иногда водно-шламовое хозяйство включает упрощённую схему, в которой сгущённые в радиальном сгустителе отходы флотации и шламы спускают непосредственно в илонакопитель (хвостохранилище).
Процессы осветления воды, обезвоживания шламов и мелких отходов обогащения интенсифицируют добавками коагулянтов, высокомолекулярных флокулянтов, поверхностно активных веществ. Вместимость илонакопителей углеобогатительных фабрик обычно рассчитывают на 10 лет; на рудных обогатительных фабриках хвостохранилища рассчитываются на 10-20 лет непрерывной работы. Площадь одного илонакопителя и хвостохранилища, особенно при отсутствии предварительного сгущения, достигает 300-500 га. На углеобогатительных фабриках удельный вес основных фондов, связанных с операциями обработки оборотных и сточных вод, включая обезвоживание продуктов обогащения, 37-55%. Эксплуатационные расходы на водно-шламовое хозяйство и операции обезвоживания (механические и термические) 34-48%. Трудовые затраты на водно-шламовое хозяйство и обезвоживание составляют 16,5-18% общих трудовых затрат обогатительных фабрик. Без учёта классификации трудовые затраты на водно-шламовое хозяйство примерно в 3 раза выше, чем на обогащение.
В схемах водно-шламового хозяйства предусматривается предотвращение загрязнений отходами обогащения грунтовых и поверхностных вод, а земельных угодий, прилегающих к хвостохранилищам, — от заболачивания и засоления. Специальными правилами в CCCP регламентируется содержание минеральных солей, флотационных реагентов и флокулянтов, тяжёлых металлов, цианидов и других примесей в сточных водах обогатительных фабрик, сбрасываемых в водные объекты. Для предотвращения фильтрации (достигает 50%) применяют водонепроницаемую изоляцию ложа хвостохранилищ, дренаж. Предусматривается окончательное обезвоживание сгущённых мелких отходов обогащения в пределах обогатительной фабрики с помощью осадительных центрифуг, дисковых и ленточных фильтров, камерных фильтр-прессов, сгустителей с осадкоуплотнителями. При этом отпадает необходимость в наружных отстойниках и илонакопителях, обезвоженные мелкие отходы обогащения транспортируются в породные отвалы.
Широко используются схемы водно-шламового хозяйства с замкнутыми общефабричными или локальными циклами оборотного водоснабжения. Кроме высоких природоохранных качеств, их отличает незначительный расход свежей воды, относительно небольшой — флотореагентов.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Шламовые воды
В результате при термическом обессоливании воды образуется ри основных типа сточных вод: шламовые воды осветлителей , сточные оды процесса регенерации Na-катионитных фильтров и мягкая проду-ючная вода испарителей. Количество и состав сточных вод первых двух типов рассмотрены ранее. Продувочная вода испарителей при упаривании до 100 кг / м составляет обычно менее 1 % количества обессоленной воды и содержит те же растворенные вещества, которые находились в умягченной воде, т.е. хлорид, сульфат, гидрат и карбонат натрия. При этом концентрация гидратов обычно превышает концентрацию карбонатов в связи с интенсивным выделением углекислого газа при кипении воды в испарителях, особенно при повышенных параметрах. [16]
Регенерированный из шламовых вод катализатор приготовляли и испытывали на опытной установке и в производственных условиях, для чего использовали шламовые воды с различным кислотным числом и содержанием марганца, полученные от применения щелочной двуокиси марганца. [17]
По принятой технологической схеме промстоки группируются на кор косодержащие, волокносодержащие, щелокосодержащие, с неприятным запахом, загрязненные стоки отдельных цехов, услов-ноочистные промышленные стоки и шламовые воды . [18]
К сточным, или сбросным, водам кроме вод систем охлаждения относятся: сбросные воды систем гидрозолоулавливания ( ГЗУ), отработавшие растворы после химических промывок теплосилового оборудования или его консервации; регенерационные и шламовые воды от водоочистительных ( водоподготовительных) установок; нефтезагрязненные стоки, растворы и суспензии, возникающие при обмывах наружных поверхностей нагрева, главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлов, сжигающих сернистый мазут. [19]
В процессе обогащения угля образуются шламовые воды, содержащие частицы угля менее 0 5 мм. Шламовые воды отстаивают в сгустителях-шламоотетойниках. Для ускорения осаждения шлама в суспензию вводят ускорители осаждения твердой фазы — флокулянты, например, подиакриламид. Осадок фильтруют на вакуум-фильтрах. [20]
В процессе обогащения угля образуются шламовые воды, содержащие частицы угля — менее 0 5 мм. Шламовые воды отстаивают в сгустителях-шламоотстойниках. Для ускорения осаждения шлама в суспензию вводят ускорители осаждения твердой фазы — флокулянты, например, полиакриламид. Осадок фильтруют на вакуум-фильтрах. [21]
Промытый шлам продувается на вакуум-фильтре воздухом, разбавляется водой в сборнике шлама 15, снабженном мешалкой, и перека-чивается на станции абсорбции и дистилляции ( стр. Отсюда шламовые воды отводятся вместе с дистиллерной жидкостью. [22]
Промытый шлам продувается на вакуум-фильтре воздухом, разбавляется водой в сборнике шлама 15, снабженном мешалкой, к перека чивается на станции абсорбции и дистилляции ( стр. Отсюда шламовые воды отводятся вместе с дистиллерной жидкостью. [23]
Обычное соотношение между расходами шлама н расходом золовой гидропульпы равно 1: 20, из чего следует, что сколько-нибудь существенного влияния шламовые воды на систему гидрозолоудаления энергоустановок оказывать не могут. [24]
В настоящее время на коксохимических предприятиях существуют четыре раздельные системы канализации — фенольная, фекальная, шламовая и ливневая. Сточные воды фекальной и ливневой канализации не подвергаются очистке и сбрасываются в городскую канализацию. Шламовые воды находятся в обороте, они почти не содержат химических загрязнений. Взвешенные вещества удаляют из них общепринятыми методами. [25]
Для лучшего контакта газов с водой камера разделена на отсеки, в которых вращаются распылители, создающие плотную завесу из брызг воды. Непоглощенные газы ( в основном хлор) удаляются из камеры воздушным эжектором и передаются в колонну 18, орошаемую известковым молоком. Шламовые воды из колонны, имеющие кислотный характер, направляются в отстойники-нейтрализаторы. [27]
Для улавливания подрешетного шлама с обезвоживающих грохотов и осветления оборотной воды предусмотрены пирамидальные и радиальные сгустители, которые располагают в верхней части здания ( рис. 17 — 2, в), слив пирамидальных сгустителей самотеком поступает в радиальные. Рядом со сгустителями располагают напорные баки для оборотной и технической воды. Шламовые воды в пирамидальные сгустители подают однократным подъемом от насосов, расположенных на первом этаже. [29]
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Шламовые воды
Шламовые воды и воды от промывки оксидата после отделения нелетучих примесей могут быть использованы для промывки отходящего запыленного воздуха. [2]
Шламовые воды охлаждают до 50 — 40 С с целью отделения масля ного слоя, после чего фильтруют или отстаивают для отделения нерастворимых веществ. Фильтрат нейтрализуют, затем осаждают из него марганец концентрированной щелочью и осадок отделяют от воды [8] i Средние результаты анализов осадков приведены ниже. [3]
Шламовые воды обрабатывают раствором кальцинированное соды до слабощелочной реакции на фенолфталеин. Ори этом выпадает нерастворимый в воде осадок углекислого марганца и образуются натриевые соли низкомолекулярных кислот в виде 5 — IGJfr-Horo раствора. [4]
Шламовые воды гидротранспорта осветляют в земляных прудах-отстойниках, после чего, как правило, используют в оборотной системе водоснабжения. При размещении промышленных предприятий в районах с дефицитом влажности шламовые стоки могут направляться в испарительные пруды. [5]
Нередко шламовые воды разделяют на воды угольного шлама и воды породного шлама. В таком случае устанавливают два отдельных сгустителя Дорра — больший обычно для угольных и меньший для породных шламов. Такое разделение значительно облегчает дальнейшую обработку шяамов. [6]
Продувочные и шламовые воды от локальных циклов грязной воды сбрасываются в пруды-шламонакопители. [8]
Регенерационные и шламовые воды химводоочисток содержат различные кальциевые и натриевые соли преимущественно серной и соляной кислот, а также осадки, состоящие из гидроокисей железа и алюминия, кремнекислоты, органических веществ, карбонатов кальция и магния. [9]
В процессе обогащения угля образуются шламовые воды , содержащие частицы угля менее 0 5 мм. Шламовые воды отстаивают в сгустителях-шламоотетойниках. Для ускорения осаждения шлама в суспензию вводят ускорители осаждения твердой фазы — флокулянты, например, подиакриламид. Осадок фильтруют на вакуум-фильтрах. [10]
В процессе обогащения угля образуются шламовые воды , содержащие частицы угля — менее 0 5 мм. Шламовые воды отстаивают в сгустителях-шламоотстойниках. Для ускорения осаждения шлама в суспензию вводят ускорители осаждения твердой фазы — флокулянты, например, полиакриламид. Осадок фильтруют на вакуум-фильтрах. [11]
Значительно сложнее решаются вопросы автоматизации насосов, перекачивающих суспензии, угольные пульпы и шламовые воды с большим содержанием твердого. Остановка насоса в этом случае неизбежно сопровождается появлением твердого осадка в трубопроводах и в насосе, который может сильно уплотниться и забить трубопроводы и рабочие полости насосов. Пуск насоса после этого может привести к его поломке. Поэтому при остановке и пуске следует освобождать став и промывать насос технической водой. [12]
В результате при термическом обессоливании воды образуется три основных типа сточных вод: шламовые воды осветлителей , сточные воды процесса регенерации Na-катионитных фильтров и мягкая продувочная вода испарителей. Количество и состав сточных вод первых двух типов рассмотрены ранее. Продувочная вода испарителей при упаривании до 100 кг / м3 составляет обычно менее 1 % количества обессоленной воды и содержит те же растворенные вещества, которые находились в умягченной воде, т.е. хлорид, сульфат, гидрат и карбонат натрия. При этом концентрация гидратов обычно превышает концентрацию карбонатов в связи с интенсивным выделением углекислого газа при кипении воды в испарителях, особенно при повышенных параметрах. [14]
Источник
Научная электронная библиотека
Уланова О. В., Салхофер С. П., Вюнш К. ,
5.6.13. Шламы сточных вод
Шламы, образующиеся при очистке бытовых сточных вод, могут обладать характеристиками, способствующими улучшению качества почв. Кроме этого, они имеют энергетический потенциал и содержат определенные вещества, например фосфор. С другой стороны в шламах присутствуют компоненты, которые могут быть потенциально опасными как для почв, так и для грунтовых вод и оказывать патогенное воздействие на организмы. Поэтому при переработке шламов необходимо принимать особые меры предосторожности.
Рис. 5.99. Шламы очистных сооружений [54, 55]
Сбор. Так как шлам образуется в рамках механических и биологических процессов очистки воды, он поступает в первую очередь с очистных сооружений (по большей части с коммунальных очистных сооружений). Сбор шламов в большинстве случаев происходит непосредственно на месте образования, то есть на очистных сооружениях.
В некоторых регионах определенные объемы сточных вод и фекальных шламов собираются в выгребных ямах, цистернах или на небольших очистных установках и соответственно требуют транспортировки на очистные сооружения для дальнейшей переработки. Для этого используются вакуумные машины (ассенизаторы), оборудованные насосом для забора жидких шламов и их транспортировки.
Переработка. Методы переработки шламов включают в себя процессы сгущения, биологической стабилизации, обезвоживания, сушки и материальной переработки, в конце которой происходят гигиеническая обработка и связывание вредных веществ (например, минерализация органической составляющей). Следует отметить, что каждый этап процесса и каждый способ имеют свои преимущества и недостатки (которые могут быть связаны и с доступными возможностями дальнейшей переработки или использования), поэтому ни один из них не может рассматриваться как идеальный или предпочтительный. Важно при принятии решения по переработке и выборе способа/техники утилизации
наряду с экологическими и экономическими составляющими принимать во внимание и местные условия, и конкретные локальные потребности.
Целью сгущения является сокращение объема шламов посредством первого отвода жидкости. Загустители (как в случае отстойника) могут быть устроены таким образом, чтобы нерастворимые составляющие могли оседать на дно, что приведет к концентрации твердых веществ в нижних слоях. Возможно и механическое уплотнение шламов, в рамках которого жидкая субстанция отделяется от общего материального потока, например, посредством установки пластин или различных перегородок.
Сокращение объема шламов важно, прежде всего, с точки зрения эффективной нагрузки на складские и транспортные мощности и уменьшения объема отхода, подлежащего переработке. Зачастую дальнейшая переработка сырого шлама после его уплотнения не происходит, если он направляется на установку по его сжиганию.
Стабилизация шлама очистных сооружений может включать в себя химические, биологические и термические методы. Стабилизированный шлам, содержащий меньшее количество вредных веществ, является более безопасным материалом и для него существует больше возможностей утилизации и передачи другому лицу. Основными целями стабилизации являются сокращение объемов и реакционной способности шламов, а также возможность получения и использования биогаза. Для различных вариантов использования шламов требуются различные уровни стабилизации. Принципиально рекомендуется:
● стабилизация шлама, направляемого на термическую или биологическую переработку, не является срочной (если это не противоречит требованиям, касательно его транспортировки, хранения или сокращения выбросов неприятного запаха);
● для сельскохозяйственного использования шлам должен быть полностью стабилизирован (независимо от содержания твердой фракции на момент использования);
● для сельскохозяйственного использования шлам должен быть полностью стабилизирован (низкий уровень содержания твердой фракции на момент использования);
● обезвоженный шлам, применяемый для рекультивации или создания ландшафта, должен быть как минимум полустабильным;
● если шлам должен или может быть захоронен, он как минимум должен быть обезвожен или высушен, а также пройти частичную или полную стабилизацию (в зависимости от применяемой техники).
Стабилизация с использованием химических веществ, особенно негашёной извести, обеспечивает относительно быстрый, стабильный, долгосрочный результат и иной уровень эффективности, чем при использовании биологических процессов. Биологические процессы стабилизации подразделяются на аэробные (протекающие с участием кислорода) и анаэробные (протекающие без доступа кислорода).
Предварительный либо включенный в процесс анаэробной стабилизации химический или термический гидролиз увеличивает объемы образования биогаза и способствует достижению лучшего результата.
Следовательно, если в дальнейшем планируется сжигание шлама, применение анаэробных способов стабилизации является контрпродуктивным, так как понижает его теплотворную способность.
Нитрификация может закрепить процесс стабилизации и способствовать снижению конце нитрификаций нежелательных веществ, особенно если после нее предполагается использование аэробного способа. Уже на стадии стабилизации необходимо учитывать возможное применение методов по получению вторичного фосфора.
Снижение доли содержания воды в шламах повышает эффективность их переработки и обеспечивает более экономичную транспортировку иловых масс. После сгущения обезвоживание является следующим техническим этапом, в рамках которого значительно снижается уровень жидкости в шламе, а доля содержания твердого вещества повышается. Осадок после фильтрации называется кеком. Обезвоживание может происходить с использованием разных методов, например, посредством текстильных тканей на фильтр-прессах или путем применения отстойной центрифуги, шнекового или дискового пресса.
Решающее значение для термической переработки и связанных с этим затрат имеет повышение теплотворной способности после обезвоживания. При использовании механических методов обезвоживания шлама концентрация твердых веществ в сухом остатке колеблется в пределах 20–45 %. Обезвоживание шлама очистных сооружений до сухого остатка 5–35 % требует энергетических затрат 3–5 кВт на килограмм H2О.
Существуют несколько причин, по которым необходима дополнительная сушка шлама после обезвоживания. Вот некоторые из них:
– уменьшение объема шлама для дальнейшей переработки/утилизации;
– увеличение теплотворной способности шлама;
– более высокая степень стабилизации/обеззараживания;
– более эффективное складирование и упрощение транспортировки.
Главными недостатками сушки являются повышение расходов и дополнительные энергозатраты, которые на практике действительно существенно возрастают, так как остаточная жидкость удаляется из шлама посредством нагревания и испарения. Степень сушки зависит от того, каким способом шлам будет перерабатываться в дальнейшем. Поэтому прежде чем отправлять шлам на сушку, рекомендуется проводить экономическую оценку (анализ затрат и эффективности). Обеспечить экономическую эффективность сушки можно только при наличии избыточного тепла, поступающего от других процессов или использованием солнечной энергии при условии, что продукт сушки будет использован или реализован как вторичный топливный ресурс.
Шлам очистных сооружений горит при энергетической ценности от 4 500 до 5 000 кДж/кг. После сушки сброженного шлама его энергетическая ценность может повыситься до 13 000 кДж/кг, что уже соответствует теплотворной способности высушенной древесины или бурого угля.
Сушка может проводиться, как на отдельных, так и на интегрированных установках. В основном применяются следующие технологии сушки и их комбинации:
– контактная сушка (например, с использованием сушилки для высушивания в тонком слое, дисковые или центробежные сушилки);
– конвективные или терморадиационные сушилки (например, с использованием ленточных, барабанных, сушилок, сушилок с псевдоожиженным слоем или с сушкой холодным воздухом);
– сушка с использованием солнечной энергии.
Сушка с использованием солнечной энергии подразумевает нагревание и высушивание шлама в светопрозрачных конструкциях, напоминающих теплицы (рис. 5.100). Эта технология получает все более широкое распространение, хотя ее производительность значительно ниже (особенно по сравнению с технологиями, которые предусматривают использование дополнительного тепла), а занимаемая площадь больше.
Сушка шламов очистных сооружений происходит, как правило, в следующих градациях:
– частичная сушка, до доли сухого остатка 60–80 %;
– полная сушка, до доли сухого остатка 80–90 %.
Высушенный шлам по своим характеристикам напоминает гранулированный продукт и в зависимости от других свойств и разрешений на использование может быть применен в качестве дополнительного топлива на электростанциях (не обязательно использовать полностью высушенный шлам) или цементных заводах (в этом случае шлам должен быть полностью просушен).
Рис. 5.100. Сушка шламов очистных сооружений
с использованием солнечной энергии [56]
Существуют также другие направления переработки, использования шламов очистных сооружений, например, моносжигание или совместное сжигание шламов на электростанциях и в промышленных печах, а также биологическая переработка с целью производства биогаза и сельскохозяйственное использование [27].
Также возможно получение фосфора на различных стадиях обработки сточных вод, как в рамках системы очистки, так и вне ее. Обычно большая часть фосфора в образующихся шламах находится в связанном виде, поэтому целью большинства технологий является получение фосфора из указанной среды. Большое значение имеют форма химических соединений и концентрация фосфора в шламах, которые влияют на затраты и степень извлечения фосфора.
Многие пилотные проекты, использующие различные способы получения вторичного фосфора, показали свою состоятельность, но до сегодняшнего дня не были массово представлены на рынке. До настоящего момента наряду с методиками, находящимися на стадии разработки, существовало три возможности обогащения шламов очистных сооружения для последующего извлечения фосфора:
● Осаждение и кристаллизация илистой воды или сапропеля (например, технология AirPrex®).
● Жидкостное химическое обогащение и разложение шламов очистных сооружений или их зол с использованием кислот или щелочей (например, технология Seaborne).
● Термохимическое получение фосфора из зол шламов очистных сооружений [27].
Источник
