3.3. Устройства для очистки сточных вод

Для предохранения водоемов от загрязнения необходимы меро­приятия, направленные на уменьшение потребности в воде за счет изменения технологических процессов, введения оборотного водоснабжения, утилизации компонентов, сбрасываемых со сточными водами, а также мероприятия по очистке сточных вод, включающие удаление плавающих примесей, минеральных и органических взвесей, органических растворенных веществ и биологических загрязнений.

Очистка сточных вод осуществляется механически (решетками с ячейками разной крупности, отстойниками (рис.3.4а,г), фильтрами рис. 3.4 б ), песколовками (рис. 3.4в), химически (хлорированием, озонированием или иным окислением, нейтрализацией) и биологически - воздействием биологически активного ила или иных микроорганизмов (рис. 3.5). Применение водоочистных установок способствуют, с одной стороны, предотвращению поступления вредных веществ в водоемы, а с другой, позволяет улавливать вещества, которые могут быть использованы в качестве вторичных ресурсов на том же или на других производствах.­

Рис. 3.4. Устройства водоочистки. а - радиальный отстойник; б - песчано-гравийный фильтр; в - песколовка; г - ловушка для нефти

Рис. 3.5. Аэротенк

В процессе насыщения воды кислородом, поступающим под давлением через пористые пе­регородки, происходит окисление органических примесей и гибель анаэробных бактерий.

Биологическая очистка сточных вод в аэротенках

Аэротенками называют железобетонные резервуары, оборудованные устройствами для принудительной аэрации.

Процесс очистки в аэротенке идет по мере протекания через него аэрированной смеси сточной воды и активного ила. Аэрация необходима для насыщения воды кислородом и поддерживания активного ила во взвешенном состоянии. Необходимыми условиями работы аэротенка являют­ся достаточно интенсивное перемешивание жидкости с микроорганизмами, непрерывное обеспечение процесса растворенным кислородом, установившийся режим по­дачи органических загрязнений на единицу массы активного ила и надлежащий температурный режим. Пе­ремешивание жидкости и растворение кислорода обеспе­чивают аэраторы различного типа.

На практике используют пневматический, механический и пневмомеханический способы аэрации сточной воды в аэротенках. Выбор способа аэрации зависит от типа аэротенка и от необходимой интенсивности аэрации.

В практике очистки воды достаточно широкое приме­нение получили аэротенки с пневматической аэрацией, воздух в которые пода­ют по металлическим трубам и распределяют через дырчатые трубы или фильтросы — отрезки трубы длиной около метра. Фильтросы стыкуют и швы заделывают цементным раствором, чтобы воздух про­ходил только через те мельчайшие отверстия (доли миллиметра), ко­торые имеются в стенках фильтросов. Воздух, проходя через них, дис­пергируется, т. е. дробится на мелкие пузырьки, которые при движении вверх иногда объединяются (коалесцируют). И тогда уже наряду с мелкими пузырьками появляются и большие — раз­мером примерно 5...20 мм, что приводит к меньшему использованию кислорода воздуха.

Механизм аэрирования у аэраторов различной конструкции разный: подсос воздуха через поверхность жидкости в результате понижения давления в ней за вращающимися лопатками; насыщение кислородом струй и капель жидкости, соприкасающихся с воздухом; смешение воды и воздуха в межлопастном пространстве аэраторов в условиях резкого перепада давлений перед и за вращающимися лопатками; подсос воздуха струями жидкости, падающими в основную массу жидкости; растворение кислорода в жидкости при ее турбулентном перемешивании.

При пневматической аэрации сжатый воздух воздуходувкой подается через пористые керамические плиты (фильтросы, пористые трубы, перфорированные трубы разного диаметра).

При механической аэрации происходит перемешивание жидкости различными устройствами, которые обеспечивают дробление струй воздуха. Вблизи этих устройств возникают пузырьки газа, при помощи которых кислород переходит в сточную воду.

Аэраторы могут быть с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Аэраторы с вертикальной осью вращения делятся на поверхностные и заглубленные в жидкость; по виду механизма аэрации они делятся на турбинные, импеллерные и струйные. Аэраторы с горизонтальной осью вращения могут быть поверхностные (роторные) и мешалочные.

Очистка сточных вод в биофильтрах.

Биофильтры – это сооружения, в корпусе которых размещается кусковая насадка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для сточной воды и воздуха (рис. 3.6). В этих аппаратах сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытый пленкой из микроорганизмов. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества, используя их как источники питания и энергии. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а масса активной биопленки увеличивается. Отработанная (омертвевшая) биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

В качестве загрузки используются различные материалы с высокой пористостью, малой плотностью и большой удельной поверхностью: щебень, гравий, шлак, керамзит, керамические и пластмассовые кольца, кубы, шары, цилиндры, шестигранные блоки; металлические тканевые и пластмассовые сетки, скрученные в рулоны.

В настоящее время предложено большое число конструкций биофильтров, которые делятся на биофильтры, работающие с полной и неполной биологической очисткой; с естественной и искусственной подачей воздуха; с рециркуляцией и без рециркуляции сточных вод; на биофильтры одноступенчатые и двухступенчатые. Двухступенчатые биофильтры применяются в том случае, когда для достижения высокой степени очистки нельзя увеличить высоту биофильтров.

Рис. 3.6. Биофильтр. 1 – трубопровод для подачи воздуха; 2 – корпус; 3 – трубопровод для подачи сточной воды; 4 – водораспределительные устройства; 5 – загрузка; 6 –опорная решетка; 7 – трубопровод для удаления очищенной воды.

На эффективность очистки сточных вод в биофильтрах влияют: БПК очищаемой сточной воды, природа органических загрязнений, скорость окисления, интенсивность дыхания микроорганизмов, масса веществ, абсорбированных пленкой, толщина биопленки, состав обитающих в ней микроорганизмов, интенсивность аэрации, площадь и высота биофильтра, характеристика загрузки (размер кусков, пористость и удельная поверхность), физические свойства сточной воды, температура процесса и гидравлическая нагрузка, интенсивность рециркуляции, равномерность распределения сточной воды по сечению загрузки, степень смачиваемости биопленки.

Биофильтр загружают по всей высоте материалом одинаковой крупности. Сточная вода распределяется по поверхности биофильтров перфорированными желобами, спринклерными разбрызгивателями, оросителями и другими способами. Количество секций или биофильтров принимается не менее двух. При расчете распределительной и отводящей сети биофильтров учитывают максимальный расход сточной жидкости.

В конструкции сооружений предусматривают устройства для опорожнения и промывки биофильтров.