Перевод с английского статьи из журнала Water environment and technology, август 2016. Исходный текст (ссылка).
Проблема: сезонные изменения состава сточных вод приводят к повышению расхода полимера, применяемого для обеспечения надлежащего обезвоживания осадка в центрифуге.
Решение: включение в состав системы ферритного флоккулирующего устройства привело к снижению расхода полимера.
Сомерсворф, Нью-Хемпшир, США. Городская станция очистки сточных вод очищает промышленные сточные воды, а также бытовые стоки. В городе проживает 11 800 жителей. Очистная станция должна соблюдать лимит в 7 мг/л аммонийного азота. В летнее время установлено ограничение в 0,75 мг/л по фосфору для обеспечения качества воды на выходе.
Очистная станция использует модифицированный университетом Кейптауна процесс удаления биологических веществ для контроля азота. Станция также использует центрифугу GEA (Дюссельдорф, Германия) для обезвоживания осадка. В 2015 году компания HydroFLOW USA (Редмонд, штат Вашингтон) обратилась к руководству предприятя с предложением оценить технологию, которая сможет сократить расход полимера.
"Мы выбрали Сомерсворф из-за того, что для работы центрифугирования используются большие дозы ... полимера и мы хотели увидеть, сможет ли мы сократить его. Мы ориентированы на уменьшение полимера постепенно, пошагово", - сказал Дуглас Миллер, президент Дуглас л. Миллер Консалтинг (Кейп-Элизабет, штат Мэн).
Станция очистки сточных вод на 11 800 жителей. Город Сомерсворф, Нью-Хэмпшир, США.
Руководство станции по очистке сточных вод согласилось оценить эту технологию. На других объектах предлагаемые устройства показали значительное снижение отложений струвита и на 20% снизили расход полимера.
"Мы хотели изучить этот феномен", - сказал Миллер. Предприятие рассмотрит применение новых технологий, если это сможет уменьшить расход полимеров и производить сухой осадок. Но качество фугата должно оставаться в целом неизменным. Для Соммерсворф средний фугат составляет порядка 500 мг/л для общего содержание взвешенных веществ (TSS). Превышение порога в 1000 мг/л TSS может повлиять на производительность станции.
Установка ферритных флокулирующих устройств
Одно флокулирующее устройство обрабатывает поток сразу после насоса выгрузки сгущенного избыточного активного ила, который находится примерно в 23 м перед центрифугой.
В ноябре 2015 года сотрудники HydroFLOW USA установили два устройства Гидрофлоу 160i на трубу подачи центрифуги диаметром 152-мм (6 дюймов). Устройство № 1 было размещено на расстоянии около 23 м до центрифуги, сразу после насоса уплотнения отработанного активного ила. Устройство №2 было размещено на расстоянии 1,5 м до подающей трубы, непосредственно перед центрифугой.
Персонал Hydroflow установил пару флокулирующих устройств. На фото одно из них установлено на расстоянии 1,5 м от точки подачи осадка в центрифугу.
Монтаж не потребовал остановки, т.к. ферритное флокулирующее устройство монтируется поверх трубопровода. Устройство потребляет энергию на уровне обычной 60-ваттной лампочки, что составляет порядка $10 в год.
Флокулирующее устройство наводит электрический сигнал в жидкости внутри трубы. Сигнал наводится с помощью кольцевого ферритового магнитопровода, который подключён к излучателю устройства. Технология, изначально разработанная для удаления накипи из карбоната кальция и предотвращения образования накипи в бытовых приборах, теперь применяется для различных целей в секторе очистки сточных вод.
"Соммерсворф это станция по очистке сточных вод, с ней нас исторически связывают очень хорошие рабочие взаимоотношения”.
По словам Миллера, "Это сделало изучение возможностей применения полимера очень простым. Возможность быстрого изменения дозировки на центрифуге с оперативной реакцией на изменения помогли получать результаты без промедления”.
Сбор исходных данных
Перед началом пилотного проекта, персонал предприятия собрал базовые сведения о нормальной работе центрифуг при подаче 662-700 л/мин. 14.12.2015 сотрудники зафиксировали выход на уровне 12 кг/тн твердых тел для того чтобы произвести осадок с содержанием твердых веществ (TS)21-22%.
Также персоналу было поручено сократить подачу полимерных добавок и дать центрифугам время для стабилизации после каждого изменения дозировки. Снижение подачи полимера до 10 кг/тн делало процесс обезвоживания неэффективным и осадок становился мокрым. Таким образом, базовый нижний предел подачи полимера был определен в 11/тн сухого осадка.
Проведение серии испытаний
После сбора исходной информации серия из шести тестовых последовательностей измеряемых снижение полимера на каждый блок в отдельности и от обоих вместе.
Флокулирующие устройства наводят электрический сигнал в жидкости внутри трубы. Такая обработка воды помогает сократить расход полимеров и получить более сухой осадок после центрифуги.
16.12.2015г. года началась серия испытаний Устройства №1. В первой серии испытаний удалось достичь снижения расхода полимера на 26,7%. 04.01.2016г. испытания Устройства №1 были продолжены, было достигнуто успешное обезвоживания около 9 кг/тн. Оба испытания проведены при нормальном режиме работы центрифуги. Качество воды, выходящей из центрифуги прежнее, в диапазоне от 100 до 200 мг TSS/л, поддерживался уровень твердых тел в осадке 22,7% TS для первых проб и 21.5 % TS на втором испытании.
Дуглас Миллер устанавливает флокулирующее устройство на трубопровод перед центрифугой.
Во второй серии испытании было достигнуто снижение расхода полимера более чем на 20%. 6 января начались испытания Устройства №2, установленного у центрифуги. Работа устройства позволила снизить дозу полимера до 8 кг/тн, при производстве осадка 23.9% TS, фугат - 672 мг/л TSS.
Было достигнуто общее снижение расхода полимера на 22.8% с улучшением твердости сухого остатка. 2 февраля, еще один рабочий цикл подтвердил первые результаты. Ферритное флокулирующее устройство Гидрофлоу способна уменьшить расход полимера до 10 кг/тн при производстве осадка с 24,8% TS, фугат - 718 мг/л TSS. Общее сокращение расхода полимера составило 15%. В этой серии тестов значительно улучшено качество осадка и воды из центрифуги.
11.01.2016г. работали оба устройства. В этот день достигнуто снижение дозы полимера до 8 кг/тн. Был получен осадок 20.5% TS и фугат 732 мг/л TSS. Однако в приёмник шламонакопителя попал какой-то био-шлам. Это негативно повлияло на результаты, в одной из проб фугат превысил 1000 мг/л TSS. В этом режиме было достигнуто сокращение расхода полимера на 28%.
Персонал выполняет проверку сигнала флокулирующего устройства.
Еще один тест обоих устройств проводился 20 января. При этом под ферритовое кольцо был установлен провод-перемычка. Эта мера применяется при определённой конфигурации труб для усиления сигнала устройства. Однако это не дало заметного улучшения. Кроме того, в этот день также в приёмник попал био-шлам. TSS фугата достигло уровня 1036 мг/л. В общей сложности было достигнута снижение расхода полимера на 26%.
Устройства работают вместе, чтобы повысить эффективность обработки воды.
В течение шести тестовых последовательностей, устройства снизили расход полимеров в среднем с 12 кг/тн до 9 кг/тн, т.е. на 25.1%. А плотность осадка увеличилась на 3% TS при сохранении качество фугата в пределах 1000 мг/л TSS.
"Эти результаты говорят о сроке окупаемости в 1-1,5 года", - сказал Миллер. "Команда Сомерсворф хотела улучшить свою систему, и мы смогли показать многообещающие результаты".
"Сомерсворф находится в процессе модернизации системы обезвоживания и рассмотрит включение в неё устройства Гидрофлоу. HydroFLOW США в настоящее время проводит переговоры о проведении испытаний с другими очистными сооружениями, чтобы подтвердить долгосрочную эффективность данной технологии".
Фото 2, 4-6: Chuck Glessner. Фото 3: Douglas lee Miller.
См. также: