Очистка от всплывающих примесей. Нефтеловушки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Источники загрязнения внутренних водоемов

2. Состав сточных вод и их классификация

3. Методы очистки сточных вод

4. Удаление взвешенных частиц из сточных вод

4.1 Усреднители. Фракционаторы

4.2 Решетки. Барабанные сетки и микрофильтры

4.3 Песколовки

4.4 Отстойники

4.5 Очистка от всплывающих примесей. Нефтеловушки

5. Контроль качества сточных вод

Заключение

Список литературы



Введение

Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания. водоем очистка дезинфекция

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.



1. Источники загрязнения внутренних водоемов

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

- механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

- химическое наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

- бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

- радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

- тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д.

Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.

В изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

2. Состав сточных вод и их классификация

Водоотводящие системы и сооружения - это один из видов инженерногооборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и производственных зданий, обеспечивающих необходимые санитарно-гигиенические условия труда, быта и отдыха населения. Системы водоотведения и очистки состоят из комплекса оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для приема и удаления по трубопроводам бытовых производственных и атмосферных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед сбросом в водоем или утилизацией.

Объектами водоотведения являются здания различного назначения, а также вновь строящиеся, существующие и реконструируемые города, поселки, промышленные предприятия, санитарно-курортные комплексы и т.п.

Сточные воды - это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц.

В зависимости от происхождения вида и состава сточные воды подразделяются на три основные категории: бытовые, производственные, атмосферные.

Бытовые сточные воды (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц; они поступают от жилых и общественных зданий, а также от бытовых помещений) образуются в результате практической деятельности и жизнедеятельности людей. Концентрацию загрязняющих веществ бытовых сточных вод определяется исходя из удельного водоотведения на одного жителя.

При сбросе бытовых сточных вод промышленными предприятиями в канализацию населённого пункта количество загрязняющих веществ от эксплуатационного персонала дополнительно не учитывается.

В сточных водах содержатся примеси минерального и органического происхождения. Можно принять что минеральные загрязнения в бытовых сточных водах в виде нерастворенного вещества - 5 % , суспензии - 5 % , коллоиды - 2 % и растворимые вещества - 30 % . Для органических веществ эти проценты соответственно следующие : нерастворимые - 15 % , суспензии - 15 % , коллоиды - 8% и растворимые - 20 % .

Минеральные соединения представлены солями аммония, фосфатами, хлоридами, гидрокарбонатами и другими соединениями. Бытовые сточные воды имеют обычно слабощелочную реакцию среды (рН=7,2 - 7,8). Органические вещества бытовых сточных вод можно разделить на две группы: безазотистые и азотосодержащие вещества. Основная часть безазотистых органических веществ представлена углеводами и жирами . Азотосодержащие органические соединения представлены белками и продуктами их гидролиза. Особую форму примеси бытовых сточных вод представляют микроорганизмы. Иногда могут присутствовать и болезнетворные формы микроорганизмов (бактерии и вирусы).

Состав производственных сточных вод (воды, использованные в технологических процессах, не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству; к этой категории относят также воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых) зависит от характера производственного процесса и отличается большим многообразием. В зависимости от состава примесей и специфичности их действия на водные объекты сточные воды могут быть разделены на следующие группы: воды, содержащие неорганические примеси со специфичными токсичными свойствами. Сюда входят стоки металлургии, гальванических цехов, предприятия, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности, заводы по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и другие. Они могут вызвать изменение рН воды водоёмов. Соли тяжёлых металлов являются токсичными по отношению к водным организмам .

Воды, в которых неорганические примеси не обладают токсичным действием. К этой группе относятся сточные воды рудообогатительных фабрик, цементных заводов и других. Примеси такого типа находятся во взвешенном состоянии. Для водоёма особой опасности эти воды не представляют.

Воды, содержащие нетоксичные органические вещества. Сюда входят сточные воды в основном предприятий пищевой промышленности (мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, микробиологической, химической промышленности, заводы по производству каучука, пластмасс и другие). При попадании их в водоем возрастает окисляемость, БПК, снижается концентрация растворённого кислорода .

Воды, содержащие органические вещества со специфическими токсичными свойствами. К этой группе относятся сточные воды нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности; заводы по производству сахара, консервов, продуктов органического синтеза и другие) .

Кроме вышеуказанных групп загрязненных производственных сточных вод имеет место сброс нагретых вод в водоем, что является причиной так называемых тепловых загрязнений. Производственные сточные воды могут различаться по концентрации загрязняющих веществ, по степени агрессивности и т. д.

Состав производственных сточных вод колеблется в значительных пределах, что вызывает необходимость тщательного обоснования выбора надежного и эффективного метода очистки в каждом конкретном случае.

Получение расчетных параметров и технологических регламентов обработки сточных вод и осадка требуют весьма продолжительных научных исследований, как в лабораторных, так и полупроизводственных условиях. Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от производительности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности.

Норма водопотребления - это целесообразное количество воды, необходимого для производственного процесса, установленная на основании научно обоснованного расчета или передового опыта. В укрупненную норму водопотребления входят все расходы воды на предприятии. Нормы расхода производственных сточных вод применяют

при проектировании вновь строящихся и реконструкции действующих систем водоотведения промышленных предприятий. Укрупненные нормы позволяют дать оценку рациональности использования воды на любом действующем предприятии .

Степень загрязнённости атмосферных вод (дождевые и талые воды отводятся вместе с водами от полива улиц, фонтанов и дренажей) зависит от многих факторов, в том числе от общей санитарной обстановки населённого пункта .

Принятая технология сухой уборки улиц не обеспечивает полного удаления загрязнений. Мусор с проезжей части дорог содержит значительное количество органики, биогенов, нефтепродуктов солей тяжёлых металлов.

Загрязнённость дождевого стока зависит от его расхода. При расходе менее 25 л/с га сточные воды практически не смывают загрязнений и поэтому загрязнённость их минимальна. По мере увеличения расхода стока в нём растут концентрации взвешенных веществ, фосфора и азота, достигая максимума непосредственно пред пиком дождя. Основная часть загрязнённых дождевых вод поступает в канализацию в начале дождя . Максимальная величина БПК воды наблюдается в летние месяцы, а осенью они снижаются почти в 2 раза . Для биогенных веществ характерен пик ранней весной и второй пик наблюдается осенью после листопада.

Качество и состав поверхностного стока с городских территорий зависят от целого ряда трудно учитываемых и трудно прогнозируемых факторов.

Большое разнообразие местных условий делает практически невозможным получение усреднённых показателей качества поверхностного стока в целом.

В практике используется также понятие городские сточные воды, которые представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод. Бытовые, производственные и атмосферные сточные воды отводятся как совместно, так и раздельно. Наиболее широкое распространение получили общесплавные и раздельные системы водоотведения. При общесплавной системе все три категории сточных вод отводятся по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения. Раздельные системы состоят из нескольких сетей труб и каналов: по одной из них отводятся дождевые и незагрязненные производственные сточные воды, а по другой или по нескольким сетям - бытовые и загрязненные производственные сточные воды.

3. Методы очистки сточных вод

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения- сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%. При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.

Аэротенки огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные потребляя, бактерии омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.) Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.

Какую бы схему очистки не выбрало предприятие, первой стадией очистки сточных вод является удаление взвешенных частиц. Оборудование, с помощью которого этот процесс, возможно, осуществить мы и рассмотрим в данной работе.

4. Удаление взвешенных частиц из сточных вод

Промышленные и бытовые сточные воды содержат взвешенные частицы растворимых и нерастворимых веществ. Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие, образуют с водой дисперсную систему. В зависимости от размера частиц дисперсные системы делят на три группы: 1) грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); 2) коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм--1 нм; 3) истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов.

Для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют гидромеханические процессы (периодические и непрерывные) процеживания, отстаивания (гравитационное и центробежное), фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

4.1 Усреднители. Фракционаторы

Для обеспечения нормальной работы очистных сооружений усредняют расход сточной воды или концентрации веществ, находящихся в ней. Иногда усреднение осуществляют по двум показателям одновременно. Исключение пиковых расходов воды, поступающей на очистку, позволяет более экономично и надежно проводить процесс.

Усреднение проводят в контактных и проточных усреднителях. Контактные усреднители используют при небольших расходах сточной воды, в периодических процессах и для обеспечения высоких степеней выравнивания концентраций. В большинстве случаев применяют проточные усреднители, которые представляют собой многокоридорные (многоходовые) резервуары или емкости, снабженные перемешивающими устройствами. Многокоридорные усреднители могут быть прямоугольные (рис. 1) и круглые (рис. 2). Усреднение в них достигается смешением струй сточной воды разной концентрации. Усреднение расхода воды достигается также при перекачке ее насосами. В этом случае усреднитель представляет собой простую емкость. Перемешивание жидкости может быть обеспечено и механическими мешалками или барботажем воздуха (рис. 3).

Для разделения взвешенных частиц на фракции могут быть использованы фракционаторы, основной частью которых является вертикальная сетка, разделяющая емкость на две части (рис. 1.1). Диаметр отверстий сетки 60--100 мкм. Сточная вода через сопло поступает внутрь фракционатора и делится на грубую и тонкую фракции. При разделении 50--80% взвешенных частиц остается в грубой фракции.

Рис. 1.1 Фракциоиатор: 1- корпус; 2 -- сопло; 3 -- сетка

4.2 Решетки. Барабанные сетки и микрофильтры

Решетки применяют для улавливания из сточных вод крупных, нерастворенных, плавающих загрязнений. Попадание таких отходов в последующие очистные сооружения может привести к засорению труб и каналов, поломке движущихся частей оборудования, т. е. к нарушению нормальной работы. Решетки изготавливают из круглых и прямоугольных стержней. Зазоры между ними равны 16--19 мм.

Решетки подразделяют на подвижные и неподвижные; с механической или ручной очисткой; устанавливаемые вертикально или наклонно (как при самотечном, так и при напорном поступлении сточных вод).

Решетки, требующие ручной очистки, устанавливают в случае, если количество загрязнений не превышает 0,1 м3/сут. При большем количестве загрязнений устанавливают решетки с механическими граблями. Уловленные на решетках загрязнения измельчают в специальных дробилках и возвращают в поток воды перед решетками. Решетки размещают в отдельных помещениях, снабженных грузоподъемными приспособлениями. Расчетную температуру в здании с решетками принимают равной 16 °С, а кратность обмена воздуха -- 5.

Для задержания и измельчения загрязнений непосредственно в потоке сточной воды без извлечения их на поверхность применяют решетки-дробилки (типа РД).

Решетка-дробилка состоит из щелевого барабана с трепальными гребнями и приводного механизма. Сточная вода поступает на вращающийся барабан. Мелкие фракции загрязнений вместе с потоком воды проходят через щели внутри барабана, а крупные задерживаются в нем и измельчаются. Измельченные отбросы с водой также поступают внутрь барабана и затем выходят из решетки-дробилки. Такая конструкция является компактной, а процесс можно полностью автоматизировать.

Кроме комбинированных решеток-дробилок типа РД промышленность выпускает круглые решетки-дробилки КРД; радиальные -- РРД, вертикальные -- ВРД.

Барабанные сетки и микрофильтры используют для задержания грубодисперсных примесей в процессах процеживания сточных вод, содержащих не более 300 мг/л взвешенных частиц.

Основной частью этих сооружений является вращающийся барабан, обтянутый сеткой. Размер ячеек барабанных сеток 0,3--0,8 мм, а микрофильтров 40--70 мкм. Барабан погружен в воду на глубину 0,6--0,85 диаметра и вращается в камере со скоростью 0,1--0,5 м/с. Сточная вода поступает внутрь барабана и процеживается через сетчатую поверхность со скоростью 40--50 м3/(м2 * ч). Задерживаемые сеткой примеси смываются с нее промывной водой под давлением 0,15--0,2 МПа и удаляются вместе с ней. Расход промывной воды составляет 1--2% от количества очищенной воды. Эффективность очистки воды на барабанных сетках 40--45%, а на микрофильтрах -- 40--60%.

4.3 Песколовки

Основным параметром, на основании которого рассчитывают размеры отстойной аппаратуры, является скорость осаждения взвешенных твердых или жидких частиц (гидравлическая крупность) wq.

Как правило, сточные воды, содержащие твердые примеси, имеют частицы различных форм и размеров. Такие воды представляют собой полидисперсные гетерогенные агрегативно-неустойчивые системы. В процессе осаждения размер, плотность и форма частиц, а также физические свойства системы изменяются. Все это усложняет установление действительных закономерностей процесса осаждения.

Свойства сточных вод отличаются от свойств чистой воды (рв, цв). Сточные воды имеют более высокую плотность и большую вязкость.

При отстаивании сточных вод наблюдается стесненное осаждение, которое сопровождается столкновением частиц, трением между ними и изменением скоростей как больших, так и мелких частиц. Скорость стесненного осаждения меньше скорости свободного осаждения вследствие возникновения восходящего потока жидкости и большей вязкости среды.

Скорость осаждения полидисперсной системы непрерывно изменяется во времени. Эта скорость, как правило, определяется экспериментально.

Песколовки предназначены для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (главным образом песка); обычно улавливаются частицы размером 0,2--0,26 мм. Сооружают песколовки из сборных железобетонных элементов стандартных размеров.

В системах очистки наибольшее применение нашли песколовки с горизонтальным прямолинейным движением воды, горизонтальные с круговым движением воды, круглой формы с тангенциальным подводом воды и аэрируемые. Конструкцию сооружения выбирают в зависимости от количества сточных вод и концентрации твердых примесей.

Горизонтальные песколовки -- это удлиненные прямоугольные в плане сооружения с прямолинейным движением воды (рис. 4). Для ориентировочных расчетов принимают глубину песколовки Н -- 0,25--1 м, соотношение ширины и глубины В/Н= 1:2.

Осаждение песка из сточных вод в песколовках с некоторым допущением можно отнести к свободному осаждению частиц в ламинарном режиме

Среднюю скорость движения воды в расчетах следует принимать и = 0,3 м/с, диаметр частиц песка 0,2--0,25 мм, продолжительность пребывания воды в песколовке 30 с.

Для поддержания в песколовках постоянной скорости сточной воды на выходе из песколовки устанавливают водослив с широким порогом.

Объем приямков принимают равным не более двух суточных объемов выпадающего песка. Угол наклона стенок приямка 60°. Песок удаляют из приямков один раз в смену.

Песколовки с круговым движением воды являются разновидностью горизонтальных песколовок (рис. 5). Сточная вода подводится к ним и отводится из них по лоткам. Эти песколовки применяют при расходах воды до 7000 м /сут. Длину песколовок принимают по средней линии кругового лотка.

Тангенциальные песколовки (рис. 6) имеют удельную нагрузку 110--130 м3/(м2 • ч), диаметр не более 6 м. Вода подводится по касательной. Проточная часть песколовки имеет небольшую глубину.

При скорости движения воды в главном лотке 0,6--0,8 м/с в песколовке задерживается примерно 90% песка. Осажденный песок удаляют шнеком, гидроэлеватором или смывают водой, подаваемой через трубопровод, расположенный в песковом лотке.

Площадь сечения песколовки определяют по формуле F = Q/qQ. Глубину песколовки принимают равной половине диаметра.

Аэрируемые песколовки применяют в тех случаях, когда требуется наиболее полное разделение примесей по крупности.

Воздух способствует вращению воды в песколовке и тем самым повышению эффекта осаждения.

В горизонтальных аэрируемых песколовках вдоль одной из стенок на расстоянии 45--60 мм от дна устанавливают аэраторы в виде перфорированных труб с отверстиями 3-- 5 мм.

Аэрированные песколовки рассчитывают на скорость движения воды 0,08--0,12 м/с, отношение ширины к глубине В/Н = 1 - 1,5, общую глубину 0,7 -- 3,5 м, гидравлическую крупность песка = 18 мм/с, интенсивность аэрации 3--5 м3/(м2 * ч).

Предложены аэрируемые песколовки с круговым движением воды (рис. 7). Объем аэрированной зоны в таких песколовках изменяется от 25,8 до 169 м , а интенсивность аэрации составляет 3,3--3,6 м /(м2 * ч). Ширина зоны аэрации песколовки равна 1,25-- 3 м, диаметр зоны отстаивания 4 или 6 м и диаметр песколовки 6,5--12 м.

4.4 Отстойники

Отстойник является основным сооружением механической очистки сточных вод, он используется для удаления оседающих или всплывающих грубодисперсных веществ. Различают первичные отстойники, которые устанавливают перед сооружениями биологической или физико-химической очистки, и вторичные отстойники -- для выделения активного ила или биопленки. В зависимости от направления движения потока воды отстойники подразделяют на горизонтальные, вертикальные и радиальные. К отстойникам относят и осветлители, в которых одновременно с отстаиванием сточная вода фильтруется через слой взвешенного осадка, а также осветлители-перегниватели и двухъярусные отстойники, где одновременно с осветлением воды происходит уплотнение выпавшего осадка.

В большинстве случаев эффективность составляет 40--60% при продолжительности отстаивания 1--1,5 ч; эффективность работы осветлителей достигает 70%.

Для повышения эффективности осаждения в сточную воду вводят коагулянты и флокулянты, способствующие увеличению скорости осаждения взвешенных частиц.

Расчет отстойников выполняют с учетом обеспечения необходимой эффективности осветления в соответствии со СНиП.

Горизонтальные отстойники применяют при расходах сточных вод более 15 000 м3/сут. Глубина отстойников достигает 1,5--4 м, отношение длины к глубине 8--12 (до 20). Ширина отстойника зависит от способа удаления осадка и обычно находится в пределах 6--9 м. Применяются также отстойники, оборудованные скребковыми механизмами тележечного или ленточного типа (рис. 8), сдвигающими выпавший осадок в приямок. Объем приямка равен двухсуточному (не более) количеству выпавшего осадка. Из приямка осадки удаляют насосами, гидроэлеваторами, грейферами или под гидростатическим давлением. Угол наклона стенок приямка принимают равным 50--60°.

Радиальные отстойники применяют при расходах сточных вод более 20 тыс. м3/сут. Эти отстойники по сравнению с горизонтальными имеют некоторые преимущества: простота и надежность эксплуатации, экономичность, возможность строительства сооружений большой производительности. Недостаток -- наличие подвижной формы со скребками.

Известны радиальные отстойники трех конструктивных модификаций -- с центральным впуском, с периферийным впуском и с вращающимися сборно-распределительными устройствами. Наибольшее распространение получили отстойники с центральным впуском жидкости.

Первичные радиальные отстойники оборудованы илоскребами, сдвигающими выпавший осадок к приямку, расположенному в центре. Из приямка осадок удаляется насосом или под действием гидростатического давления. Вторичные радиальные отстойники оборудованы вращающимися илососами, которые удаляют активный ил непосредственно из слоя осадка без сгребания его в приямок.

В отстойниках с периферийным впуском воды достигается в 1,2--1,3 раза большая эффективность очистки и в 1,3--1,6 раза большая производительность, чем в обычных радиальных отстойниках, при той же продолжительности отстаивания. Отстойник с периферийным впуском имеет распределительное устройство, представляющее собой периферийный кольцевой лоток с зубчатым водосливом или щелевыми донными отверстиями и полупогруженную перегородку, которые образуют с бортом отстойника кольцевую зону, где происходит быстрое гашение энергии входящих струй, выделение и задерживание плавающих веществ. Вода входит в рабочую зону отстойника через кольцевое пространство, образуемое нижней кромкой перегородки и днищем. При движении воды от периферии к центру из нее выпадают оседающие вещества. Осветленная вода отводится через выпускные устройства. Расчетная продолжительность пребывания воды в отстойнике принимается равной не менее 1 ч.

Отстойники с вращающимися сборно-распределительными устройствами (рис. 9) используют для очистки бытовых и производственных вод, содержащих до 500 мг/л взвешенных частиц. Отстаивание воды в отстойник происходит практически в статических условиях, хотя пропускная способность их приблизительно на 40% выше, чем обычных радиальных отстойников.

Отстойник имеет вращающийся желоб шириной 0,5--1,5 м, разделенный перегородкой на две части. Сточная вода поступает в одну часть желоба из центрально расположенной водоподающей трубы и через вертикальные щели сливается в отстойник. Очищенная вода поступает в другую часть желоба через сливной борт и отводится из отстойника.

Отстойники могут быть диаметром 18, 24 и 30 м. Эффективность осветления принимается равной 65%. принимая коэффициент к равным 0,85. Наиболее распространены отстойники с впуском воды через центральную трубу с раструбом. Скорость движения воды в трубе принимают равной до 30 мм/с. Расстояние между щитом и раструбом выбирают таким, чтобы скорость поступления воды в отстойную зону была не более 20 мм/с. Рекомендуется диаметр раструба и его высоту принимать равными 1,35 диаметра центральной трубы, а диаметр отражательного щита --1,3 диаметра раструба.

Осветленная вода удаляется через лоток, расположенный по периметру отстойника.

Тонкослойные отстойники. Для увеличения эффективности отстаивания используют тонкослойные отстойники. Они могут быть вертикальными, радиальными или горизонтальными и состоят из водораспределительной, водосборной и отстойной зон. В таких отстойниках отстойная зона делится трубчатыми или пластинчатыми элементами на ряд слоев небольшой глубины (до 150 мм). При малой глубине отстаивание протекает быстро, что позволяет уменьшить размеры отстойников.

Тонкослойные отстойники классифицируются по следующим признакам: по конструкции наклонных блоков -- на трубчатые и полочные; по режиму работы -- периодического (циклического) и непрерывного действия; по взаимному движению осветленной воды и вытесняемого осадка -- с прямоточным, противоточным и смешанным (комбинированным) движением.

Поперечное сечение трубчатых секций может быть прямоугольным, квадратным, шестиугольным или круглым. Полочные секции монтируются из плоских или гофрированных листов и имеют прямоугольное сечение. Элементы отстойника выполняют из стали, алюминия и пластмассы (полипропилена, полиэтилена, стеклопластиков).

Наклон блоков в отстойниках периодического (циклического) действия небольшой. Накопившийся осадок удаляется промывкой обратным током осветленной воды. Наклон элементов в отстойниках непрерывного действия составляет 45--60°. Эффективность трубчатых и полочных отстойников практически одинакова.

Осадочные желоба отстойников глубиной 1,2--1,5 м и с наклоном стенок 50° имеют донные щели шириной 0,15 м, через которые осадок поступает в септическую камеру. Осадочные желоба рассчитывают так же, как и горизонтальные отстойники. Скорость воды принимают равной 5--10 мм/с. Эффективность очистки 40--50%. Объем септической камеры устанавливают в зависимости от средней температуры сточных вод в зимний период. При сбраживании активного ила объем камеры увеличивают на 30-70%.

Отстойники-осветлители применяют при повышенном содержании в сточных водах труднооседающих веществ. В результате совмещения процессов осаждения, хлопьеобразования и фильтрации сточной воды через слой взвешенного осадка эффективность очистки достигает 70%.

Имеются конструкции осветлителей как с предварительной коагуляцией и агрегацией вод, так и без таковых, с совмещением этих процессов в одном аппарате. Широко применяют осветлитель с естественной аэрацией (рис. 10). Внутри отстойника имеется камера флокуляции, в которую через центральную трубу поступает сточная вода. В камере флокуляции происходит частичное окисление органических веществ, хлопьеобразование и сорбция загрязнений. В отстойной зоне вода проходит через слой взвешенного осадка, где задерживаются мелкодисперсные примеси. Выпавший осадок удаляется под действием гидростатического напора.

При проектировании число осветлителей принимают равным не менее двух. Разность уровней воды в продающем лотке и осветлителе (для обеспечения аэрации) составляет 0,6 м. Объем камеры флокуляции должен обеспечить 20-минутное пребывание в ней воды. Глубина камеры 4-5 м. Скорость движения воды в центральной трубе 0,5--0,7м/с, длина трубы 2-3м.

4.5 Очистка от всплывающих примесей. Нефтеловушки

Нефтеловушки сооружают трех типов: горизонтальные, многоярусные и радиальные. Они предназначены для удаления нефти и твердых примесей из сточных вод.

Горизонтальные ловушки представляют собой отстойник, разделенный вертикальными стенками на секции. Сточная вода поступает в каждую секцию. Всплывающая нефть скребковым механизмом передвигается к щелевым поворотным трубам и отводится из нефтеловушек. Осадок твердых частиц сгребается в приямок, из которого удаляется гидроэлеватором.

При расчете горизонтальных нефтеловушек принимают: число секций -- не менее двух, ширина секций 2--3 м, глубина слоя воды 1,2--1,5 м, производительность 45 л/с. При больших расходах сточной воды ширину секции принимают равной 6 м и высоту слоя воды 2 м.

Многоярусные (тонкослойные) нефтеловушки имеют меньшие габариты и более экономичны, чем горизонтальные. При расчете этих нефтеловушек принимают число секций не менее двух, ширину секций -- равной 2--3 м и глубину слоя отстаиваемой воды -- 2,5--5 м. Воду подают в каждую секцию отдельно; гидравлическая крупность частиц нефти wo = 0,15 мм/с; толщина слоя всплывших нефтепродуктов 0,1 м; остаточное содержание нефтепродуктов в сточной воде 100 мг/л; расстояние между полками Ап = 50 мм; угол наклона полок 45°; ширина полочного блока 0,65--0,75 м; высота полочного блока 1,5--1,6 м.

Общая длина нефтеловушки на 5--6 м больше длины полочного пространства.

Рис. 11 Нефтеловушки:

а -- горизонтальная: 1--корпус нефтеловушки; 2 -- гидроэлеватор; 3 -- слой нефти; 4 -- нефтесборная труба; 5 -- нефтеудерживающая перегородка; 6 -- скребковый транспортер; 7 -- приямок для осадка;

б -- тонкослойная: 1--вывод очищенной воды; 2 -- нефтесборная труба; 3-- перегородка; 4 -- плавающий пенопласт; 5 -- слой нефти; 6 -- ввод сточной воды; 7 -- секция из гофрированных пластин; 8 -- осадок.

5. Контроль качества сточных вод

Состав сточных вод на промышленных предприятиях может значительно колебаться в зависимости от вида и режимов технологического процесса. Поэтому перед составлением технологической схемы контроля состава сточных вод следует тщательно изучить технологические процессы, стоки которых надлежит контролировать. Если расходы и состав сточных вод изменяются в течение работы технологического участка незначительно, контроль состава вод проводят на средних пробах, взятых через равные промежутки времени. При значительных колебаниях расходов и состава сточных вод назначают определенные периоды времени для отбора проб сточной воды. При этом следует учитывать время прохождения воды через очистные сооружения. Пробы сточной воды отбираются в предварительно очищенную посуду, изготовленную из боросиликатного стекла или полиэтилена. Анализ следует проводить не позже чем через 12 ч после отбора пробы, так как при большем времени выдерживания пробы в составе сточной воды могут произойти существенные изменения.

Контроль состава сточных вод заключается в измерении органолептических показателей воды; концентрации водородных ионов; содержании грубодисперсных (взвешенных) веществ; химического потребления кислорода (ХПК); количества растворенного в воде кислорода, биохимического потребления кислорода (ВПК) и концентрации вредных веществ, для которых существуют нормируемые значения ПДК.

Из органолептических показателей воды при анализе состава сточных вод контролируют два: цвет и запах. Цвет воды устанавливают измерением ее оптической плотности на спектрофотометре при различных длинах волн проходящего света. Отобранная проба сточной воды предварительно отстаивается в течение двух часов, отфильтровывается и затем заливается в специальную кювету высотой слоя 10 мм. Цвет можно установить с помощью фотометра или электрофотоколориметра. Контроль запаха носит качественный характер, проводят этот анализ при комнатной температуре или при нагревании сточной воды в колбе до температуры 320-340 К. Концентрация водородных ионов выражается величиной рН (рН=-lgCH+, где Сн+ - концентрация ионов водорода в сточной воде). Величина рН в сточных водах определяется электрометрическим способом, основанным на том, что при изменении величины рН в жидкости на единицу потенциал стеклянного электрода, опущенного в эту жидкость, изменяется на постоянную для данной температуры величину (например, на 59,1 мВ при температуре 298 К, на 58,1 мВ при 293 К и т. д.). Отечественная промышленность выпускает рН-метры марок ЛП-5, МТ-58, ЛПУ-01 и др.

При определении грубодисперсных примесей в сточной воде измеряют массовую концентрацию механических примесей и фракционный состав частиц, для чего применяют фильтрование пробы сточной воды через специальные фильтроэлементы, а также измерение количества «сухого» осадка. Кроме этих характеристик периодически вычисляют скорости всплывания (осаждения) механических примесей. Эти анализы особенно актуальны в период отладки очистных сооружений.

Под ХПК понимается величина, характеризующая общее содержание в воде восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. Выражается ХПК количеством кислорода, необходимым для окисления всех содержащихся в воде восстановителей. На практике окисление пробы сточной воды производится раствором дихромата калия в серной кислоте. Измерение ХПК производится двумя группами методов: арбитражными, проводимыми с большой точностью за длительный период времени, и ускоренными методами. Ускоренные методы применяются для ежедневных анализов, проводимых для контроля работы очистных сооружений или за состоянием воды в водоеме при постоянном расходе и составе сточных вод.

Содержание растворенного кислорода в сточной воде измеряют после заключительного процесса очистки непосредственно перед сбросом воды в водоемы. Это необходимо знать для оценки коррозионных свойств воды, а также для вычисления биологической потребности кислорода. Из лабораторных методов наибольшее применение имеет йодометрический метод Винклера для обнаружения растворенного кислорода с концентрацией более 0,0002 кг/м3. Меньшие концентрации растворенного кислорода измеряются колориметрическими методами, основанными на изменении интенсивности цвета соединений, образовавшихся в результате реакции между специальными красителями и сточной водой. Для автоматического измерения концентрации растворенного в воде кислорода используются отечественные приборы: ЭГ-152-003 с пределами измерений 0-0,01 кг/м3; АКП-1 0-0,01 и 0,01-0,02 кг/м3, а также «Окисметр» с пределами измерения 0-0,01 и 0,01-0,02 кг/м3.

Под ВПК подразумевается количество кислорода (в миллиграммах), необходимое для окисления в аэробных условиях в результате происходящих в воде биологических процессов, органических веществ, содержащихся в 1 л сточной воды. ВПК не учитывает расхода кислорода на нитрификацию. Вычисление ВПК производится на основе анализа изменения количества растворенного кислорода с течением времени, так как это изменение (уменьшение) показывает, сколько кислорода израсходовано за указанный период времени для окисления органических веществ, содержащихся в пробе сточной воды. На практике обычно вычисляют пятисуточное биохимическое потребление кислорода - БПК5.

Измерение концентрации вредных веществ, для которых установлены ПДК, производится на различных ступенях технологической схемы очистки сточных вод, обязательно измерение на заключительной ступени очистки перед выпуском сточной воды в водоем.

Заключение

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.

Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальное количество воды для охлаждения.

На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и истощения во всех развитых странах выделяются ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода ориентировочно, на примере США, относительные затраты составляют (в %): охрана атмосферы 35,2 %, охрана водоемов - 48,0, ликвидация твердых отходов - 15,0, снижение шума -0,7, прочие 1,1.

Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.

Список литературы

Родионов А.И. Техника защиты окружающей среды / А.И. Родионов, Г.С. Соловьев. - М.: Химия, Колосс, 2005. - 392 с.

Ольшанская Л.Н. Оборудование для защиты гидросферы: обоснование, выбор, расчеты: учеб. пособие / Л.Н. Ольшанская, Е.А. Татаринцева. Саратов: СГТУ, 2005. 131с.

Родионов А.И. Технологические процессы экологической безопасности /А.И. Родионов, В.Н. Клушин, В.Г. Систер. - Калуга: изд - во Н. Бочкаревой, 2000. - 800 с.

Волоцков Ф.П. Очистка и использование сточных вод гальванических производств. М.: Химия,1983. - 230 с.

Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений. М.: Энергия, 1977. - 112 с.

Костюк В.Н. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий. Л.: Химия, 1990. - 340 с.

Алферова Л.А. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М.: Стройиздат,1984. - 280 с.

Яковлев С.В. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1979. - 138 с.

Когановский А.М. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983. - 210 с.

СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1986. - 72с.

Очистка производственных сточных вод. / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В.Воронов. М.: Стройиздат, 1985.- 335с.

Размещено на Allbest.ru

...