Механическая очистка сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методы очистки сточных вод

Сточные воды подвергают очистке различными способами: механической, химической, механохимической, физико-химической и биохимической (или биологической).

-Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод взвешенных веществ и частично загрязнений, находящихся в коллоидном состоянии. Для механической очистки используют решетки, песколовки, отстойники, жироловки, нефтеловушки, маслоотделители, гидроциклоны, фильтры и другие сооружения. Решетки служат для улавливания крупных загрязнений (тряпья, мочалы, бумаги и др.), песколовки - для улавливания нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.), отстойники - для очистки сточных вод от взвешенных веществ.

Под действием силы тяжести частицы, удельный вес которых больше удельного веса воды, выпадают на дно сооружений, образуя осадок. В то же время частицы, удельный вес которых меньше удельного веса воды (жиры, масла, нефть), всплывают на поверхность. Осадок и всплывшие загрязнения удаляют из сооружений и направляют на обработку.

Решетки, песколовки и отстойники являются непременными составными частями комплекса сооружений, применяемых для очистки бытовых сточных вод.

Для очистки производственных сточных вод от большого количества жиров, нефти и масел используют жироловки, нефтеловушки и маслоотделители. Эти сооружения аналогичны отстойникам, но имеют оборудование для удаления большого количества всплывающих загрязнений. Одновременно они служат и для очистки воды от оседающих веществ.

Для очистки производственных сточных вод от взвешенных веществ, имеющих большой удельный вес (минеральные загрязнения), могут применяться гидроциклоны. Корпус их имеет цилиндроконическую форму. Вода подводится к корпусу аппарата по касательной с большими скоростями. Выделение взвесей происходит под действием центробежной силы. Для очистки производственных сточных вод от мелкодисперсных взвешенных веществ используют тканевые, сетчатые или песчаные фильтры.

Химическая очистка заключается в выделении из сточных вод загрязнений путем проведения реакций между ними и вводимыми в воду реагентами. Такими реакциями являются реакции окисления и восстановления, реакции образования соединений, выпадающих в осадок, и реакции, сопровождающиеся газовыделением. Химическая очистка применяется для очистки только некоторых производственных сточных вод.

Механохимическую очистку применяют для выделения из сточных вод нерастворенных загрязнений. Сущность ее состоит в том, что в воду добавляют коагулянты, которые способствуют удалению из нее загрязнений в процессе ее механической очистки.

-К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся сорбция, экстракция, эвапорация, коагуляция, флотация, электролиз, ионный обмен, кристаллизация и др.

-Биохимическая (биологическая) очистка заключается в окислении остающихся в воде после механической очистки органических загрязнений с помощью микроорганизмов, способных в процессе своей жизнедеятельности осуществлять минерализацию органических веществ. Биохимическая очистка сточных вод может происходить в условиях, близких к естественным (поля орошения поля фильтрации и биологические пруды), и в искусственно созданных условиях (биологические фильтры и аэротенки).

Механическая очистка сточных вод

Промышленные и бытовые сточные воды содержат растворимые и взвешанные нерастворимые частицы, которые подразделяются на твердые и жидкие. Для удаления временных примесей из сточных вод используют гидромеханические процессы процеживания (гравитационного и центробежного), фильтрования. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации веществ, находящихся во взвешанном состоянии, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

Образование механических примесей

Все разновидности природных вод содержат различные примеси. Количество и вид содержащихся в воде примесей определяют качество воды, а уровень качества воды определяет возможности использования ее для тех или иных целей водопользования.

Большую роль в процессе поступления различных примесей в воду играют сбрасываемые в природные водоемы неочищенные хозяйственно-бытовые, производственные и ливневые, поверхностные сточные воды. Сточные воды: любые воды и атмосферные осадки, отводимые с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека. Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам: - по источнику происхождения; - по составу загрязнителей; - по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты; и др. параметрам.

Природные воды представляют собой сложную многокомпонентную динамическую систему, в состав которой входят: соли (преимущественно в виде ионов, молекул и комплексов), органические вещества (в молекулярных соединениях и в коллоидном состоянии), газы, диспергированные примеси, гидробионты, бактерии и вирусы. Во взвешенном состоянии в природных водах содержатся глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы, в коллоидном - различные вещества органического происхождения, кремнекислота, фульвокислоты, гуматы, в истинно растворенном состоянии - в основном минеральные соли, обогащающие воду ионами.

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод.

При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалина) производственных стоков. Из бытовых - до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов.

Сооружения механической очистки сточных вод

Механическая очистка сточных вод является предварительным этапом, который обязательно предшествует полной очистке стоков. Задача механической очистки - извлечь из воды осевшие или взвешенные нерастворимые твердые частицы, волокна и грубодисперсные примеси. Они способны: повредить фильтры, не рассчитанные на такой тип загрязнения, негативно повлиять на другое бытовое оборудование.

Как правило, механическая очистка сточных вод проводится на самом первом этапе. Такая очистка является своеобразной подготовкой перед применением биологических или физико-химических методов.

-Стоки, в которых могут присутствовать крупные загрязнения (например, листья ветки и пр.), очищаются путем процеживания. На пути движения сточных вод устанавливают решетки или сита.

-Песок и различные взвеси минеральных включений удаляются в специальных отстойниках. Такие отстойники называют песколовки для очистки сточных вод, они обязательно включаются в схему ливневой канализации, так как в ливневых стоках всегда много песка, частиц грунта и других загрязнении, находящихся во взвешенном состоянии.

-Гравитационное отстаивание применяется и в том случае, если в стоках находятся загрязнения, имеющие большую или меньшую плотность по сравнению с водой. В этом случае, под действием сил тяжести более тяжелые включения выпадают в осадок, а более легкие - оказываются наверху.

Для отделения загрязнений, которые легче воды применяются специальные сооружения механической очистки сточных вод. Это жиро- и смолоулавливатели, нефте- и маслоловушки.

-Еще один вид загрязнителей стоков - суспензии. Они состоят из мельчайших частиц, которые равномерно распределены в воде. Для избавления от суспензий применяют фильтры для очистки сточных вод. В качестве фильтрующего слоя используются зернистые или тканевые материалы. В результате фильтрования вода очищается от мельчайших частиц, которые задерживаются на поверхности или внутри фильтра.

Оборудование для процеживания

Решетки

Для улавливания из сточных вод крупных нерастворенных загрязнений применяют решетки. Их выполняют из круглых, прямоугольных или имеющих иную форму металлических стержней.

Решетки подразделяют на подвижные и неподвижные, с механической или ручной очисткой, устанавливаемые вертикально или наклонно.

Для удобства съема загрязнений часто решетки устонавливают под углом к горизонту .

Решетки, требующие ручной очистки, устонавливают в случае, если количество загрязнений не превышает 0,1 /сут. При большем количестве загрязнений устонавливают решетки с механическими граблями.

На рис. 1.1 показана простейшая решетка с ручной очисткой.

Рис. 1.1. Схема механической решетки (а) и профили стержней (б):

1 - решетка; 2 - верхнее перекрытие канала.

Наибольшее распространение на очистных сооружениях получили грабельные механизированные решетки типа МГ. Общий вид решетки типа МГ приведен на рис. 1.2

Рис. 1.2. Грабельная механизированная решетка типа МГ.

В данных конструкциях используют грабли типа РМУ, которые постоянно удаляют задержанные загрязнения с поверхности решетки.

Для задержания и измельчения загрязнений непосредственно в потоке сточной воды без извлечения их на поверхность применяют решетки-дробилки (типа РД). Конструкция показана на рис 1.3.

Рис. 1.3. Решетка-дробилка РД.

1-Опорный фланец, 2- режущая планка, 3-трепальный гребень, 4- соединительные патрубки, 5- резец, 6- подвеска, 7- привод, 8- барабан, 9- сифон, 10- подводящий патрубок.

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.

сточный механический очистка отстаивание

Оборудование для отстаивания

Песколовки.

Песколовки устанавливают на очистных сооружениях для задержания минеральных частиц крупностью выше 0,2-0,25 мм при пропускной способности очистных станций более 100 0,1 /сут. Наибольшее применение находят песколовки с горизонтальным прямолинейным движением воды, горизонтальные с круговым движением воды, тангенциальные круглой формы с подводом воды по касательной, аэрируемые.

Горизонтальные и аэрируемуе песколовки используют при расходах более 10 тыс. /сут. Конструктивной разновидностью горизонтальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды. Их рекомендуется применять при сравнительно небольших расходах воды - до 70 /сут. Тангенциальные песколовки также имеют круглую форму в плане, и они рекомендуются при небольших расходах - до 50 /сут.

На рис 1.4 представлена схема горизонтальной песколовки. Глубина ее обычно выбирается в пределах 0,25-1 м, скорость движения жидкости в песколовке составляет 0,15- 0,3 м/c, а время пребывания - не менее 30 с. Скорость осаждения частиц в песколовке в основном зависит от их гидравлической крупности.

Рис. 1.4. Схема горизонтальной песколовки.

а- продольный разрез, б- поперечное сечение.

Разновидностью горизонтальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды. Схема такой песколовки на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Песколовка с круговым движением рабочего потока.

1 - канал для подачи воды, 2 - канал для удаления загрязнений, 3 - лоток для отвода воды.

Аэрируемые песколовки применяют в тех случаях, когда требуются наиболее полное разделение примесей по крупности. Воздух способствует вращению воды и тем самым, повышается эффективность осаждения. В горизонтальных аэрируемых песколовках вдоль одной из стен на расстоянии 45 ё 60 мм от дна устанавливают аэраторы в виде перфорируемых труб с отверстиями 3-5мм.

Рис.1.6. Аэрируемая песколовка с гидромеханическим удалением песка.

1 -- отражательные щиты, 2 -- воздуховод; 3 -- трубопровод для гидросмыва; 4 --смывной трубопровод со спрысками, ь -- аэраторы, 6 -- песковой лоток, 7-- песковой бункер; 8 -- гидроэлеваторы, 9 -- задвижки, 10-- отделение песколовки, 11 -- щитовые затворы.

Горизонтальные отстойники применяютна станциях очистки сточных водпрорускной способностью более 15 тыс./сут. В зависимости от назначения в технологической схеме очистных сооружений отстойники подразделяются на первичные и вторичные. Первичные отстойники служат для предварительного осветления сточных вод, поступающих на БХО или ФХО, а вторичные для осветления воды, прошедшей БХО и ФХО. Выбор типа и числа отстойника при проектировании осуществляется на основе технико-экономических обоснований и сравнение их с учётом местных условий. Вертикальные целесообразно применять для производительности очистных сооружений до 20000м³/сутки; горизонтальные меньше или равно 15000м³/сутки; радиальные больше или равно 20000м³/сутки.

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, сдвигающими выпавший осадок в приямок. Объем приямка равен двухсуточному (не более) количеству выпавшего осадка. Из приямка осадки удаляют насосами, гидроэлеваторами, грейферами или иод гидростатическим давлением. Угол наклона стенок приямка принимают равным 50--60°.

Вертикальные отстойники. Отстойники этого типа применяют на станциях пропускной способностью до 20 000 м/3сут для очистки производственных и бытовых сточных вод. Вертикальные отстойники, как правило, представляют собой круглые в плане резервуары диаметром 4-- 9 м с коническим днищем, образующим емкость для накопления осадка. Существуют также укрупненные (ячейковые) отстойники, имеющие в плане квадратную форму со стороной 12--14 м. Днище укрупненных отстойников выполняется в виде четырех иловых приямков пирамидальной формы с самостоятельным выпуском осадка из каждого.

Различные типы отстойников отличаются конструкцией впускных и выпускных устройств и соответственно пропускной способностью. Пропускная способность отстойников характеризуется не только их геометрическими размерами, но и коэффициентом использования объема.

Наиболее, распространенным типом отстойника является отстойник с впуском воды через центральную трубу, снабженную в нижней части раструбом и отражательным щитом (рис. 1.7). Рекомендуемая скорость движения воды в центральной трубе не более 30 мм/с. Расстояние между щитом и раструбом должно обеспечить скорость входа воды в отстойную зону не более 20 мм/с. По СНиП 11-32-74 рекомендуется угол наклона поверхности отражательного щита к горизонту принимать равным 17°, диаметр, раструба и его высоту--1,35 диаметра центральной трубы; диаметр отражательного щита --1,3 диаметра раструба; высоту нейтрального слоя между низом отражательного щита и поверхностью накопленного осадка -- 0,3 м.

Рис. 1.7. Вертикальный отстойник

1 -- отражательный щит; 2 -- центральная труба; 3 -- труба для выпуска осадка; 4 -- то же, плавающих веществ; 5 - водосборный лоток; 6 -- подводящий лоток; 7 -- отводящий лоток.

В отстойнике с нисходяще-восходящим потоком (рис.1.8) устанавливается впускное устройство в виде кольцевой перегородки с распределительным лотком на ее внутренней части и струенаправляющем козырьком. Распределительный лоток оборудован зубчатым водосливом и имеет переменное сечение, уменьшающееся по мере удаления от впуска. Осветленная вода отводится через кольцевой лоток, расположенный по периметру отстойника.

Рис. 1.8. Первичный вертикальный отстойник с нисходяще-восходящим потоком

1 -- подающая труба; 2 -- приемная камера; 3 -- трубопровод для удаления плавающих веществ; 4 -- приемная воронка для удаления плавающих веществ; 5 -- зубчатый водослив; 6 -- распределительный лоток; 7 -- периферийный лоток для сбора осветленной воды; 8 -- отводящий трубопровод; 9 -- кольцевая полупогружная перегородка; 10 -- трубопровод для отвода ила.

В вертикальном отстойнике с периферическим впускным устройством (рис. 1.9) сточная вода подается на водораспределительный лоток- переменного поперечного сечения, расположенный по периметру отстойника и далее через водослив в кольцевую зону, образованную стенкой отстойника и струенаправляющей перегородкой. В нижней части кольцевой зоны находится отражательное кольцо, направляющее поток в зону отстаивания. Осветленная вода отводится через кольцевой водосборный лоток, в который поступает с двух сторон через зубчатый водослив. Всплывающие вещества удаляются через воронку, расположенную в кольцевой зоне. Рабочая глубина отстойника Н принимается равной 88 заглубление струенаправляющей стенки -- 0,7Н; ширина отражательного кольца -- 28. Скорость входа воды в водораспределительный лоток и в самом лотке 0,4--0,5 мм/с. Радиус внутренней стенки кольцевого водосборного лотка с зубчатыми воодосливами равняется 0,5/R; удельная нагрузка на зубчатый водослив -- 6 л/(с*м) Угол наклона стенок иловой части вертикальных отстойников всех типов принимается не менее 50°. Осадок удаляется под гидростатическим напором.

Рис. 1.9. Вертикальный отстойник с периферическим впускным устройством

1 -- водоподающая труба (или лоток); 2 -- водораспределительный лоток переменного сечения; 3-- струенаправляющая станка; 4 -- кольцевой водосборный лоток; 5 -- трубопровод для отвода осветленной; 6 -- отражательное кольцо; 7 -- труба для выпуска осадка; 8 -- сборник всплывающих веществ.

Радиальные отстойники бывают: с центральным впуском, с периферийным впуском, с вращающимися сборно-распределительными устройствами.

По сравнению с горизонтальными радиальные отстойники имеют ряд преимуществ: простота и надежность эксплуатации, экономичность, возможность строительства сооружений большой производительности. Недостаток: наличие фермы со скребками.

Все радиальные отстойники оборудованы илоскребками, сдвигающими выпадающий осадок к приемнику, расположенному в центре. Из него осадок удаляют насосами. Частота вращения скребков 0,8 - 3 оборота в час.

Для радиальных отстойников обязательно соблюдение соотношения D/H = 6 - 12. Отсюда при средних рекомендуемых параметрах D/H=10, H » 3 м. Время пребывания воды t = 1,25 ч. Скорость движения воды на половине радиуса v =3,3 мм/с. Так как диаметр отстойника определяется без учета глубины, то при расчете вначале принимают глубину H, а затем определяют u₀ и D. Если при этом D/H будет отличаться от рекомендуемых, то расчет повторяют при другом Н. Типовые размеры радиальных отстойников: 18, 24, 30, 40.

Рис. 1.10. Первичный радиальный отстойник

1 -- илоскреб, 2 -- распределительная чаша, 3 -- подводящий трубопровод, 4 -- трубопровод сырого осадка, 5 -- жиросборник, 6--насосная станция, 7--отводящий трубопровод.

Оборудование для центробежного разделения.

Гидроциклоны. Для очистки сточных вод наиболее широкое применение получили однокорпусные, батарейные многоярусные напорные гидроциклоны. На рис. 1.11 представлена схема одиночного гидроциклона.

Рис.1.11. Напорный гидроциклон.

11 - насадок; 2 - коническая часть; 3 - сливной патрубок; 4 - цилиндрическая часть; 5 - сливная камера; 6 - подающий патрубок.

Напорный гидроциклон состоит из цилиндрической части 4 и конической 2 частей. Исходная вода поступает в циклон через тангенциальный патрубок 6, расположенный в цилиндрической части. Коническая часть гидроциклона оканчивается насадком 1, через который отводится осадок, выделенный из сточной воды. Осветленная вода отводится через сливной патрубок 3, расположенный по оси циклона в верхней части. Рабочий поток поступает в цилиндрическую часть гидроциклона по тангенциально расположенному вводу и, двигаясь по винтовой спирали возле стенок аппарата, направляется в его коническую часть. В конической части на уровне 0,7D (D- диаметр цилиндрической части), поток поворачивается к цилиндрической оси и затем движется по цилиндрической спирали вверх к сливной насадке, через которую удаляется из аппарата.

Примеси отделяются за счет действия центробежных сил, потому эффективность разделения весьма высокая при незначительных габароитах аппарата.

Многоярусные гидроциклоны используют для интенсификации процесса очистки. В них рабочий объем разделен на отдельные ярусы свободно вставляемыми коническими диафрагмами. Вследствии этого высота слоя отстаивания уменьшается. Вращательное движение позволяет полнее использовать объем яруса и способствует агломерации взвешенных частиц. Каждый ярус гидроциклона работает самостоятельно.

На практике используются гидроциклоны с наклонными патрубками для отвода очищенной воды (рис 1.12) . Впуск загрязненной воды осуществляется тангенциально через общие для всех ярусов щели, расположенные через . Распределение воды по высоте происходит в аванкамерах с распределительными лопатками. Рабочий поток движется в ярусе по сходящийся спирали и выходит в спиральную часть. Осадок сползает в ярусе и через шламовыводящую щель попадает в коническую часть аппарата, откуда удаляется под действием гидростатического напора.

Рис.1.12. Многоярусный гидроциклон с наклонными патрубками для отвода очищенной воды. Конические диафрагмы, 2- отвод воды, 3- лоток, 4- водослив, 5- маслосборная воронка, 6- распределительные лотки, 7-подача сточной воды, 8- отвод масла, 9- удаление шлама, 10- шламоотводящая щель, 11- наклонные выпуски, 12- аванкамеры, 13- шламоотсекающая диафрагма.

Размещено на Allbest.ru