Lietteen vedenpoistokone: miten lietettä käsitellään ja poistetaan jätevesilaitoksissa

Mitä liete on jätevedenpuhdistuksessa?

Liete on puolikiinteä jäännös, joka erottuu jäteveden käsittelyn aikana. Se on sekä primaarisen että sekundaarisen käsittelyvaiheen sivutuote, joka koostuu vedestä, johon on sekoitettu suspendoituneita kiintoaineita, orgaanista ainetta, mikro-organismeja ja pieniä epäpuhtauksia. Alkuperänsä ja käsittelyvaiheensa mukaan liete luokitellaan kolmeen päätyyppiin:

• Primääriliete — Raaka laskeutunut kiinteä aine alkuperäisestä sedimentaatiosäiliöstä, tyypillisesti harmaa ja hajuinen.
• Toissijainen (biologinen) liete — Biologisten käsittelyprosessien, kuten aktiivilietteen tai valumissuodattimien, aikana tuotettu mikrobibiomassa.
• Tertiäärinen tai kemiallinen liete — Kiinteät aineet, jotka syntyvät pitkälle kehitetyn käsittelyn aikana käyttämällä koagulantteja tai fosforinpoistokemikaaleja.

Yhdysvaltojen kunnalliset jätevesilaitokset tuottavat yli 8 miljoonaa kuivatonnia lietettä vuosittain , mikä tekee lietteen käsittelystä yhden vedenkäsittelyn merkittävimmistä kustannus- ja vaatimustenmukaisuushaasteista. Käsittelemätön liete sisältää taudinaiheuttajia, raskasmetalleja ja typpiyhdisteitä, jotka aiheuttavat vakavia ympäristöriskejä ilman asianmukaista käsittelyä.

Miten lietettä käsitellään? Vaiheittainen prosessi

Lietteen käsittely on monivaiheinen prosessi, joka on suunniteltu vähentämään määrää, eliminoimaan taudinaiheuttajia ja tuottamaan stabiloitua lopputuotetta, joka voidaan turvallisesti hävittää tai käyttää uudelleen. Perusvaiheet sisältävät:

1. Sakeuttaminen

Juuri kerätty liete sisältää 95–99 % vettä. Sakeuttaminen alentaa vesipitoisuutta painovoimalaskeutuksen tai liuenneen ilman vaahdotuksella nostaen kiintoainepitoisuuden niinkin alhaisesta 0,5 %:sta noin 3-6 %:iin. Tämä vaihe vähentää loppupään prosesseihin lähetettävää määrää ja alentaa energiakustannuksia.

2. Vakautus

Stabilointi tuhoaa patogeenit ja vähentää haihtuvia kiintoaineita hajun ja biologisen aktiivisuuden rajoittamiseksi. Kaksi hallitsevaa menetelmää ovat anaerobinen ruoansulatus — joka tuottaa myös biokaasua energian talteenottoon — ja aerobinen ruoansulatus , käytetään pienempiin tiloihin. Kalkin stabilointi tarjoaa kemiallisen vaihtoehdon, kun mädätysinfrastruktuuri ei ole käytettävissä.

3. Ilmastointi

Ennen vedenpoistoa liete käsitellään polymeerihöytälöinnin tai rautakloridin avulla hienojen hiukkasten aggregoimiseksi. Asianmukainen käsittely on ratkaisevan tärkeää – se määrittää suoraan vedenpoistotehokkuuden ja lopullisen kakun kuivuuden. Polymeeriannos on tyypillisesti 2-10 kg kuiva-ainetta kohti.

4. Vedenpoisto

Vedenpoisto on mekaanisesti intensiivisin vaihe. Se erottaa suurimman osan jäljellä olevasta vedestä stabiloidusta lietteestä muodostaen puolikiinteän kakun. Varustevaihtoehtoja ovat sentrifugit, hihnasuodatinpuristimet, ruuvipuristimet ja suodatinlevypuristimet. Tuloksena oleva kakku saavuttaa tyypillisesti 18–35 % kuiva-ainepitoisuuden, mikä vähentää dramaattisesti kuljetus- ja hävityspainoa.

5. Hävittäminen tai hyödyllinen uudelleenkäyttö

Käsitelty liete – jota kutsutaan biokiinteiksi aineiksi, kun se täyttää säädösten laatuvaatimukset – levitetään maalle lannoitteeksi, kompostoidaan, poltetaan energian talteenottoa varten tai lähetetään kaatopaikalle. Yhdysvalloissa noin 55 % biokiinteistä aineista hyödynnetään uudelleen maataloudessa ja maanviljelyssä EPA 503 -määräysten mukaisesti.

Kuinka lietteen vedenpoistosentrifugi toimii?

A lietteen vedenpoistosentrifugi — yleisimmin dekantterisentrifugi — käyttää keskipakovoimaa nesteen erottamiseen kiinteistä aineista nopeuksilla, jotka synnyttävät 1500-3000 kertaa painovoiman (G-voima). Tämä nopeutettu erottelu saavuttaa sekunneissa sen, minkä painovoimainen laskeutuminen vaatisi tunteja.

Mekaaniset ydinkomponentit

• Pyörivä kulho — Vaakasuora sylinterimäinen rumpu, joka pyörii suurella nopeudella luoden keskipakokentän.
• Rullakuljetin (kierukka) — Kierreruuvi, joka pyörii kulhon sisällä hieman eri nopeudella ja työntää jatkuvasti laskeutuneita kiintoaineita kohti poistopäätä.
• Syöttöputki — Toimittaa käsiteltyä lietettä kulhon keskelle.
• Nesteiden ja kiinteiden aineiden poistoaukot — Erotettu jätevesi (keskitetty) poistuu nestepäässä; kuivattu kakku purkaa kiinteiden aineiden päässä.

Erotteluprosessi

Kun käsiteltyä lietettä tulee kehruumaljaan, kiintoaineen ja veden välinen tiheysero saa kiintoaineet kulkeutumaan ulospäin ja muodostamaan kerroksen kulhon seinämää vasten. Rullakuljetin siirtää nämä tiivistetyt kiinteät aineet kulhon kartiomaista osaa pitkin kohti poistoaukkoja, kun taas kirkastettu neste virtaa yli säädettävien patolevyjen läpi vastakkaisessa päässä. Kulhon ja rullan välinen nopeusero, joka tunnetaan nimellä nopeusero (Δn) — on keskeinen toimintaparametri: pienempi ero tuottaa kuivemman kakun, mutta vähentää kapasiteettia.

Suorituskyvyn vertailuarvot

Nykyaikaisissa sentrifugeissa on sekä päämoottorissa että takamoottorissa taajuusmuuttajat (VFD), jotka mahdollistavat kulhon nopeuden ja nopeuseron reaaliaikaisen säädön tulevan lietteen ominaisuuksien perusteella. Tämä automaatio vähentää polymeerin kulutusta ja parantaa kakun koostumusta ilman käyttäjän väliintuloa.

Lietteen poisto jätevedenpuhdistuksessa: menetelmien ja laitteiden vertailu

Lietteenpoisto kattaa sekä lietteen fyysisen poiston käsittelysäiliöistä että sen jälkeen käytetyt mekaaniset vedenpoistolaitteet. Jokaisella tekniikalla on selkeät kompromissit pääomakustannusten, käyttökustannusten, jalanjäljen ja tuotannon kuivuuden suhteen.

Säiliön sisäinen lietteen poisto

Primääri- ja toissijaisissa selkeyttäjissä liete kerääntyy säiliön pohjalle ja poistetaan mekaanisilla kaavin tai imukokoojalla. Lentoraapimet työntävät laskeutunutta lietettä kohti keskisuppiloa pumppaamista varten. Pyöreissä säiliöissä pyörivät siltakaapimet siirtävät lietettä jatkuvasti sisäänpäin. Poistotiheys ja pumpun ajoitus ovat kriittisiä – lietteen kerääntyminen liian pitkään lisää septisyyttä ja heikentää selkeyttimen suorituskykyä.

Vedenpoistolaitteiden vertailu

Sentrifugit ovat hallitseva valinta suuriin kunnallisiin tiloihin koska niissä yhdistyvät suuri suorituskyky, täysin suljettu hajujen esto ja tasainen suorituskyky vaihtelevissa lietekuormissa. Hihnasuodatinpuristimet pysyvät kustannustehokkaina pienempiin toimintoihin, joissa on vakaa, helposti kuivattava liete. Levysuodatinpuristimet on varattu sovelluksiin, joissa kiintoaineen maksimikuivuus on etusijalla läpimenonopeuteen nähden, kuten metallin viimeistelyssä tai lääkejätevesissä.

Oikean valinta lietteen vedenpoistokone riippuu lietteen tyypistä, vaaditusta kakun kuivuudesta, käytettävissä olevasta jalanjäljestä, polymeeribudjetista ja siitä, onko toiminnan oltava jatkuvaa vai voiko se olla eräpohjaista. Pilottikoe edustavilla lietenäytteillä on erittäin suositeltavaa ennen pääomasijoitusta.

Avaintekijät, jotka vaikuttavat lietteen vedenpoiston tehokkuuteen

Ei kahta identtistä lietevirtaa. Minkä tahansa vedenpoistokoneen suorituskyky riippuu lietteen ominaisuuksien, ylävirran käsittelyn ja laiteasetusten vuorovaikutuksesta.

• Lietteen puristuvuus — Biologinen liete on kokoonpuristuvampaa ja hyytelöisempää kuin epäorgaaninen liete, mikä vaatii suurempia polymeeriannoksia ja säädettyjä G-voimia tehokkaan vedenpoiston aikaansaamiseksi.
• Haihtuvien kiintoaineiden pitoisuus — Korkeampi haihtuvien aineiden pitoisuus tarkoittaa tyypillisesti huonosti mädätettyä lietettä, joka poistaa vettä vähemmän tehokkaasti. Hyvin pilkottu anaerobinen liete, jossa haihtuvia kiintoaineita on vähennetty 50–60 %, on jatkuvasti helpompi kuivattaa.
• Partikkelikokojakauma — Hienot kolloidiset hiukkaset vastustavat erotusta. Polymeerikäsittely siltaa nämä hiukkaset suuremmiksi höytäleiksi, jotka keskipako- tai mekaaniset voimat voivat vangita helpommin.
• Lämpötila — Lämpimän lietteen viskositeetti on alhaisempi, mikä parantaa veden vapautumista. Kylmän sään käyttö voi vähentää sentrifugikakun kuivuutta 2–5 prosenttiyksikköä ilman korjaavia toimenpiteitä.
• Rehun johdonmukaisuus — Epäsäännölliset kiintoainepitoisuudet syötössä aiheuttavat prosessin epävakautta. Ylijännitesäiliöt ja automaattiset syöttöpumput auttavat ylläpitämään tasaista virtausta vedenpoistoyksikköön.

Käyttäjät, jotka tarkkailevat jatkuvasti keskittymän kirkkautta (sameutta), kakun kiintoainepitoisuutta ja polymeerin kulutusta, voivat tunnistaa lietteen vaihtelun varhaisia ​​merkkejä ja säätää laiteparametreja ennen kuin tehokkuushäviöistä tulee merkittäviä. 1 %:n parannus kakun kuivuudessa voi vähentää loppupään hävityskustannuksia 5–10 % vuoden aikana keskisuuressa kunnan laitoksessa.