Оборудование для переработки полимеров и водоочистки
«Подводные камни» и нюансы водоочистки при переработке отходов полимеров
Одной из ключевых стадий переработки коммунальных или (тем более) полигонных отходов полимеров является их мойка. Однако, какой бы ни была комбинация узлов и агрегатов линии мойки, важнейшим аспектом ее работы является водоподготовка. При этом мало кто всерьез осознает необходимость тщательной очистки воды при выборе моечной линии. Ко всему прочему производители линий мойки зачастую предпочитают умалчивать о необходимости водоочистного оборудования, чтобы не отбить желание покупателя приобрести моечную линию. В этой статье рассказывается о том, из чего состоит и как используется система водоочистки в процессах переработки отходов полимеров в высококачественный регранулят.
Если переработчик пошел на поводу у недобросовестного производителя линии мойки и не приобрел водоочистного оборудования, то сталкивается с проблемой водоочистки уже после покупки линии мойки, а хуже всего – в процессе эксплуатации. Первое, что обнаруживается, – заявленные производителем моечной линии объемы необходимой воды сильно занижены. Это делается с той же целью – не отпугнуть покупателя. Часто заявляется, что вся вода используется по кругу, что особо ничего очищать не надо и что надо лишь добавлять 3–5 м3 свежей воды в час. Базируясь на этой информации, многие и выстраивают свои расчеты, подбирают помещение и заключают договор с водоканалом.
Общий вид водоочистного комплекса производительностью до 1000 М3/сут
На самом деле очень быстро становится понятно, что для работы с загрязненными отходами полимеров необходимо подавать в линию мойки не менее 30–60 м3 воды в час (в зависимости от производительности оборудования). При этом без очистки вода очень быстро – буквально за считанные дни – превращается в густую вонючую жижу, непригодную для повторного применения, а сливать такую воду некуда.
В основе технологической схемы оборотной водоочистки от компании GRAN GARO лежит процесс традиционной физико-химической очистки воды. Указанная схема является универсальной и получила широкое распространение в качестве основы локальных очистных сооружений предприятий пищевой, машиностроительной и других отраслей промышленностей (рис. 1).
В основе технологической схемы оборотной водоочистки от компании GRAN GARO лежит процесс традиционной физико-химической очистки воды. Указанная схема является универсальной и получила широкое распространение в качестве основы локальных очистных сооружений предприятий пищевой, машиностроительной и других отраслей промышленностей (рис. 1).
Рис. 1. Технологическая схема типовой линии очистки сточных вод (все рисунки: GRAN GARO)
Представленная схема очистки воды широко применяется на предприятиях в Европе, России и по всему миру. Оборудование, входящее в состав данного комплекса, производят несколько ведущих европейских производителей, таких как Depur Padan Aqua (Италия) и Huber (Германия). В России индивидуальные установки водоочистки и комплексные решения «под ключ» разрабатывает и поставляет компания GRAN GARO. По своей эффективности эти установки не уступают зарубежным, а по ряду показателей превосходят их.
Необходимо отметить, что работа с полимерными отходами вносит свои коррективы и соответствующие нюансы как в технологическое оформление данной схемы водоочистки, так и в эксплуатационный процесс.
Важно также понимать, что в представленной на рис. 1 схеме очистки отсутствует стадия биологической очистки, а значит вода не будет очищена до параметров, позволяющих сбрасывать ее в водоемы или на грунт. В то же время технология физико-химической очистки позволяет очистить воду до параметров, во-первых, позволяющих многократно использовать воду в обороте линии мойки отходов полимеров, а во-вторых, позволяет сбрасывать ее в канализацию для последующей доочистки на городских станциях глубокой биологической очистки.
Типовой технологический процесс очистки сточных вод, предлагаемый компанией GRAN GARO для линий переработки отходов полимеров, можно разделить на три части:
Рассмотрим подробно каждую из них.
Необходимо отметить, что работа с полимерными отходами вносит свои коррективы и соответствующие нюансы как в технологическое оформление данной схемы водоочистки, так и в эксплуатационный процесс.
Важно также понимать, что в представленной на рис. 1 схеме очистки отсутствует стадия биологической очистки, а значит вода не будет очищена до параметров, позволяющих сбрасывать ее в водоемы или на грунт. В то же время технология физико-химической очистки позволяет очистить воду до параметров, во-первых, позволяющих многократно использовать воду в обороте линии мойки отходов полимеров, а во-вторых, позволяет сбрасывать ее в канализацию для последующей доочистки на городских станциях глубокой биологической очистки.
Типовой технологический процесс очистки сточных вод, предлагаемый компанией GRAN GARO для линий переработки отходов полимеров, можно разделить на три части:
- стадия механической очистки;
- стадия физико-химической очистки;
- стадия вывода и обезвоживания шлама (иловых осаждений и флотата).
Рассмотрим подробно каждую из них.
Стадии водоочистки
- Механическая очистка
Рис. 2. Шнековые сепараторы песка
Задача этой стадии – удалить из воды максимальное количество нерастворенных загрязнений (частицы песка, глины, остатки растений, продуктов, мелкая фракция полимеров – «сечка»). Концентрация взвешенных веществ на входе в систему водоочистки может колебаться от 3000 до 20 000 мг/дм3 и имеет ярко выраженную неоднородность, привязанную в первую очередь к исходному сырью (полигонная, магазинная или тепличная пленки). После стадии механической очистки этот показатель может быть снижен до 1000 мг/дм3.
Первым узлом в системе комплексной очистки оборотной воды, разработанной компанией GRAN GARO является сепаратор песка (рис. 2). Фактически очистка воды от песка осуществляется целым миникомплексом. Полимерные отходы несут на своей поверхности значительные количества загрязнений (земля, песок, глина и другие тяжелые фракции), что обусловлено в первую очередь их прямым контактом с окружающей средой.
Крупнодисперсные механические примеси улавливаются в единый резервуар, поднимаются с помощью эйрлифта на шнековый пескосепаратор и выводятся в контейнер для отходов в существенно обезвоженном состоянии. Эйрлифт вместо традиционных насосов – это специальная разработка GRAN GARO (рис. 3). Поскольку насосы при работе с песком подвергаются быстрому износу, применение эйрлифта решает эту проблему.
Первым узлом в системе комплексной очистки оборотной воды, разработанной компанией GRAN GARO является сепаратор песка (рис. 2). Фактически очистка воды от песка осуществляется целым миникомплексом. Полимерные отходы несут на своей поверхности значительные количества загрязнений (земля, песок, глина и другие тяжелые фракции), что обусловлено в первую очередь их прямым контактом с окружающей средой.
Крупнодисперсные механические примеси улавливаются в единый резервуар, поднимаются с помощью эйрлифта на шнековый пескосепаратор и выводятся в контейнер для отходов в существенно обезвоженном состоянии. Эйрлифт вместо традиционных насосов – это специальная разработка GRAN GARO (рис. 3). Поскольку насосы при работе с песком подвергаются быстрому износу, применение эйрлифта решает эту проблему.
Рис. 3. Схема эйрлифта в составе линии водоочистки: эйрлифт, сепаратор песка, уровень пола, неочищенный сток
На следующем этапе механической очистки необходимо удалить из воды плавающие примеси. В основном это «сечка», состоящая из полимеров и бумаги. Для ее улавливания и обезвоживания нами применяется комплекс устройств и технологий. Во-первых, Прежде всего нельзя позволить этим взвесям накапливаться слоями в резервуарах. Для этого предусмотрены устройства гидравлического перемешивания. Отделение крупных частиц с размером 0,3–0,6 мм осуществляется на ротационном дисковом гидрофильтре (рис. 4) с последующим обезвоживанием на гидравлическом пресс-компакторе (рис. 5). Ключевыми преимуществами гидрофильтра перед другими подобными устройствами являются его компактность, высокая производительность и максимальный уровень автоматизации.
«Что из данного блока имеет наибольшее значение и можно ли решить задачи каким-то более экономным способом?», – традиционный вопрос начинающих переработчиков.
В ситуации нехватки инвестиций мы всегда рекомендуем нашим заказчикам первоначально приобрести гидрофильтр и систему гидравлического перемешивания в первичном отстойнике. Песок можно улавливать системой каскадных отстойников и выгружать вручную. На начальных стадиях, пока объем переработки небольшой (например, до 100 т в месяц), это вполне приемлемо.
С плавающими примесями и, в частности, «сечкой» лучше сразу решать вопрос механизированным способом, поскольку «сечка» становится проблемой даже при небольших объемах переработки и приводит к блокированию каналов, труб, поломкам насосов и другого оборудования и к длительным остановкам для очистки всей системы.
Вода, прошедшая стадию механической очистки, направляется на следующую стадию – стадию физико-химической очистки.
С плавающими примесями и, в частности, «сечкой» лучше сразу решать вопрос механизированным способом, поскольку «сечка» становится проблемой даже при небольших объемах переработки и приводит к блокированию каналов, труб, поломкам насосов и другого оборудования и к длительным остановкам для очистки всей системы.
Вода, прошедшая стадию механической очистки, направляется на следующую стадию – стадию физико-химической очистки.
2. Физико-химическая очистка
Рис. 6. Седиментационно-флотационные установки различного типоразмера
Переработчикам отходов полимеров, особенно начинающим, лучше сразу отдавать себе отчет в том, что физико-химическая очистка воды – это не какая-то «супертехнология», позволяющая очистить воду до показателей речной или артезианской воды. По сути, это все то же удаление взвешенных веществ из воды, только теперь не механическим способом с помощью фильтров, а физико-химическим способом с помощью коагулянтов/ флокулянтов и проточного седиментационно-флотационного реактора. Оставшиеся после механической очистки мелкодисперсные нерастворенные или частично растворенные примеси с размером частиц 1–5 мкм под действием реагентов агломерируются в крупные структуры и могут быть удалены из воды с применением технологий отстаивания или флотации.
Основным элементом системы физико-химической очистки сточных вод является узел удаления скоагулированных примесей. Компанией GRAN GARO разработана и длительное время эффективно применяется специализированная установка, сочетающая в себе процессы флотации и седиментации (отстаивания) (рис. 6). Практика показала, что применение классических напорных флотаторов в системах водоочистки на предприятиях по переработке отходов полимеров имеет ряд недостатков. Седиментационно-флотационная установка физико-химической очистки GRAN GARO, применительно к отрасли вторичной переработки способна работать длительное время даже в полностью замкнутом водообороте, обеспечивая линию мойки полимеров необходимым объемом оборотной воды приемлемого качества.
Помимо седиментационно-флотационной установки, система водоочистки оснащена автоматическими установками приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов, системой контроля рН и флокулятором для эффективного перемешивания реагентов с водой (рис. 7).
Основным элементом системы физико-химической очистки сточных вод является узел удаления скоагулированных примесей. Компанией GRAN GARO разработана и длительное время эффективно применяется специализированная установка, сочетающая в себе процессы флотации и седиментации (отстаивания) (рис. 6). Практика показала, что применение классических напорных флотаторов в системах водоочистки на предприятиях по переработке отходов полимеров имеет ряд недостатков. Седиментационно-флотационная установка физико-химической очистки GRAN GARO, применительно к отрасли вторичной переработки способна работать длительное время даже в полностью замкнутом водообороте, обеспечивая линию мойки полимеров необходимым объемом оборотной воды приемлемого качества.
Помимо седиментационно-флотационной установки, система водоочистки оснащена автоматическими установками приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов, системой контроля рН и флокулятором для эффективного перемешивания реагентов с водой (рис. 7).
Рис. 7. Флокулятор для эффективного перемешивания реагентов с водой
Важно также отметить, что концепция оборотной водоочистки, разработанная компанией GRAN GARO, основана на проточной технологии очистки стоков и не подразумевает длительного аккумулирования воды в емкостях-накопителях. Весь технологический процесс осуществляется в непрерывном режиме, что позволяет размещать весь комплекс водоочистки непосредственно внутри цеха переработки на площади 50–80 м2 (рис. 8).
Рис. 8. Система физико-химической очистки, входящая в состав водоочистного комплекса GRAN GARO, установленного на заводе заказчика, в СЗФО
3. Удаление и обезвоживание шлама
Рис. 9. Шнековый дегидратор
Третья стадия, включающая удаление и обезвоживание шлама, является обязательной для обеспечения эффективной работы всей системы водоочистки. В процессе переработки отходов полимеров вода очень быстро набирает высокие концентрации загрязняющих веществ, система водоочистки работает в режиме повышенной нагрузки, и образование шлама происходит в значительных объемах. Именно поэтому от того, как быстро и полно этот шлам будет удаляться из системы, зависит эффективность ее работы. А от того, как быстро и качественно этот шлам будет обезвоживаться, зависят затраты на его последующий вывоз и утилизацию. Например, на заводе «РЕЦИКЛЕН» при переработке отходов пленок из ПЭНП в объеме до 50 т/сут образуется в среднем от 3 до 5 т/сут обезвоженного с помощью шнекового дегидратора ила с относительной влажностью 75 %.
Есть и другие устройства для обезвоживания жидкого ила, например, декантеры и фильтр-прессы различных модификаций. Если сравнивать их со шнековыми дегидраторами (рис. 9), то декантеры достаточно эффективны, но существенно дороже. Что касается рамных фильтр-прессов, то их основным недостатком для нашего применения является цикличность рабочего процесса. Пресс надо сначала заполнить жидким илом, потом остановить его подачу и выгрузить осушенный шлам. В зависимости от устройства фильтр-пресса и качества его исполнения процесс выгрузки осушенного шлама, очистки панелей и подготовки машины для новой загрузки может занять от нескольких часов до нескольких смен. Поэтому во время простоя у вас должен быть либо второй такой же фильтр-пресс, либо буферный накопитель. Шнековый же дегидратор работает в постоянном непрерывном режиме, и это конечно же существенно облегчает его использование на предприятиях по переработке отходов полимеров.
Есть и другие устройства для обезвоживания жидкого ила, например, декантеры и фильтр-прессы различных модификаций. Если сравнивать их со шнековыми дегидраторами (рис. 9), то декантеры достаточно эффективны, но существенно дороже. Что касается рамных фильтр-прессов, то их основным недостатком для нашего применения является цикличность рабочего процесса. Пресс надо сначала заполнить жидким илом, потом остановить его подачу и выгрузить осушенный шлам. В зависимости от устройства фильтр-пресса и качества его исполнения процесс выгрузки осушенного шлама, очистки панелей и подготовки машины для новой загрузки может занять от нескольких часов до нескольких смен. Поэтому во время простоя у вас должен быть либо второй такой же фильтр-пресс, либо буферный накопитель. Шнековый же дегидратор работает в постоянном непрерывном режиме, и это конечно же существенно облегчает его использование на предприятиях по переработке отходов полимеров.
Заключение
Таким образом, правильно организованная система оборотной водоочистки на предприятии по переработке отходов полимеров позволяет переработчику работать экологично и в соответствии с действующим законодательством, а также существенно экономить на затратах по водопотреблению и водоотведению.