Механическая очистка сточных вод. Устройства (оборудование) для механической очистки сточных вод. Удаление крупных примесей, взвешенных частиц, грубодисперсных примесей.
Промышленные сточные воды часто содержат загрязнения, которые образуют гетерогенные системы с различной степенью дисперсности загрязняющих веществ – взвеси, частицы дисперсной фазы которых образованы нерастворимыми в воде твердыми веществами. Для удаления таких частиц из воды используют процессы процеживания, отстаивания, фильтрования, которые составляют сущность методов механической очистки промышленных сточных вод. Механическую очистку как самостоятельный метод применяют в тех случаях, когда получаемую очищенную воду можно использовать в производстве или спускать в природные водоемы. Во всех других случаях механическая очистка служит предварительной стадией перед другими видами очистки сточных вод.
Процессы и устройства механической
очистки сточных вод
процессы |
решаемая задача |
устройства (оборудование) |
Процеживание |
Удаление крупных примесей
Удаления взвешенных частиц |
-решетки (неподвижные и подвижные; совмещенные с дробилками), -сита (барабанные, дисковые) |
Отстаивание |
Осаждение грубодисперсных примесей
Выделение всплывающих примесей |
-песколовки, -отстойники (периодического и непрерывного действия), -осветлители,
-нефтеловушки, -жироловушки |
Фильтрование |
Выделение тонкодиспергированных твердых или жидких веществ |
-фильтры с зернистым слоем, -микрофильтры, -магнитные фильтры |
Удаление взвешенных частиц под действием центробежных сил |
Выделение тонкодиспергированных твердых или жидких веществ |
-гидроциклоны (напорные и открытые) - центрифуги |
Процеживание представляет собой процесс пропускания загрязненной сточной воды через решетки и сита с целью улавливания крупных примесей. Неподвижная решетка выполняется в виде металлической рамы, внутри которой устанавливается ряд параллельных стержней. Решетку ставят на пути движения сточных вод под углом 60 – 75О. Вода со скоростью 0,8 – 1,0 м/с проходит между стержнями решетки, крупные загрязнения задерживаются на решетке и затем снимаются специальными механическими устройствами. Полученные твердые отходы подлежат дальнейшей переработке. Один из способов их утилизации - обезвоживание на механическом прессе с последующим сжиганием с примесью дешевого топлива.
Для удаления взвешенных частиц с размерами порядка 0,5 – 1 мм применяют сита (барабанные и дисковые). Частицы задерживаются на поверхности сита, затем смываются с нее водой и отводятся в специальный желоб.
Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей и выделения всплывающих примесей. Песколовки, отстойники, осветлители – аппараты для осаждения грубодисперсных примесей.
Песколовки
предназначены для выделения из сточных
вод тяжелых минеральных примесей,
главным образом песка, с крупностью
частиц 0,2 – 0,25 мм. Их устанавливают перед
отстойниками. Работа песколовок основана
на использовании гравитационных сил.
Рассчитываются песколовки таким образом,
чтобы в них выпадали тяжелые минеральные
частицы, но не выпадал легкий осадок
органического происхождения. По характеру
движения воды песколовки разделяются
на горизонтальные – с круговым или
прямолинейным движением воды, вертикальные
– с движением воды снизу вверх и
песколовки с винтовым движением воды.
Конструкцию песколовок выбирают в
зависимости от количества сточных вод,
концентрации загрязнений. Наиболее
часто используют горизонтальные
песколовки. Они представляют собой
лоток, состоящий из одной или нескольких
секций шириной от 0,8 до 8 м, глубиной до
1,2м. Длина
(в
метрах) проточной части песколовки
равна:
(13)
где
-
скорость потока при максимальном расходе
сточных вод ( не более 0,3 м/с),
-
глубина проточной части песколовки, м,
-
средняя скорость осаждения частиц
песка заданной крупности, которые
должны быть выделены в песколовке, м/с.
Определяемая по формуле (13) длина песколовки является рабочей. Для создания равномерных скоростей в песколовке вход в нее выполняют в виде плавного расширения, а выход – в виде плавного сужения. Глубина слоя осадка в песколовке зависит от количества выпадающего песка и от времени между очистками (не более двух дней во избежание загнивания осадка).
Отстойники представляют собой сооружения, в которых из большого объема сточной воды осаждаются или всплывают грубодисперсные примеси. В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистной станции они делятся на первичные и вторичные. Первичными называют отстойники перед сооружениями для биохимической очистки сточных вод, вторичными - отстойники, используемые для осветления сточных вод, прошедших биохимическую очистку. По режиму работы различают отстойники периодического действия и отстойники непрерывного действия. По направлению движения основного потока воды различают отстойники горизонтальные, вертикальные, радиальные. В промышленности применяют различные конструкции отстойников.
Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения .
Схема горизонтального отстойника.
Вода движется от одной стороны отстойника к другой стороне. Глубина отстойника 1,5 – 4м, длина в 8-12 раз больше глубины, ширина коридора 3-6 м. Поперечный лоток предназначен для обеспечения равномерного распределения сточной воды в отстойнике. Эффективность отстаивания достигает 60%. Получаемый в отстойнике осадок необходимо удалять и обезвреживать. При залеживании осадка в отстойниках в течение длительного периода он загнивает с выделением газов и всплывает.
Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с коническим днищем. Сточная вода подводится по трубе вниз отстойника и движется затем снизу вверх. Осаждение проходит в восходящем потоке жидкости, скорость которого составляет 0,5-0,6 м/с. Высота зоны осаждения 4-5 м.
Сточная вода
Очищенная вода
шлам
Схема вертикального отстойника.
Осветлители применяются для очистки природных вод и для предварительного осветления сточных вод некоторых производств. Используют осветлители со взвешенным слоем осадка, через который пропускается вода, предварительно обработанная коагулянтом. Воду с коагулянтом подают в нижнюю часть осветлителя. Агрегаты коагулянта в виде рыхлых хлопьев захватывают частицы взвеси и поднимаются восходящим током воды на некоторую высоту, образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется вода. Осадок удаляется в осадкоуплотнитель, а осветленная вода поступает на дальнейшую очистку. Конструкции осветлителей весьма разнообразны.
Нефтеловушки и жироловушки. Для выделения из сточных вод всплывающих примесей - нефти, масел, жиров в промышленности используют нефтеловушки и жироловушки. По сути эти приспособления являются также отстойниками, но примеси здесь концентрируются на поверхности водного зеркала, собираются и удаляются из верхней части такого отстойника.
Нефтеловушки применяют для очистки сточных вод, содержащих грубодиспергированные нефть и нефтепродукты при концентрации более 100 мг/л. Нефтеловушки представляют собой прямоугольные вытянутые в длину резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разницы в их плотностях. Остаточное содержание нефтепродуктов в сточной воде 100 мг/л. Для улавливания жиров применяют жироловушки, имеющие конструкцию, по основным элементам подобную конструкции нефтеловушек.
Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированных твердых или жидких веществ. Основной конструкционный элемент очистных установок – фильтр, представляющий собой пористую перегородку, проницаемую для воды, но задерживающую частицы дисперсной фазы. В качестве фильтров используют металлические перфорированные листы и сетки из коррозионно стойкой стали или других металлов и сплавов, ткани, керамику. Роль пористой перегородки (фильтра) может выполнять слой зернистого материала – песка, гравия, кокса и др. Материал фильтра должен быть устойчив к воздействию очищаемой воды, термически стоек, механически прочен.
Фильтр с зернистым слоем представляет собой резервуар с дренажным устройством , на котором расположен зернистый слой, через который пропускается очищаемая сточная вода. Загрязнения задерживаются фильтрующим слоем. По конструкции фильтры с зернистым слоем могут быть медленные и скоростные (однослойные и многослойные), открытые и закрытые. Скоростные многослойные фильтры характеризуются большей производительностью и степенью очистки сточных вод. Промывка фильтра проводится чистой водой при подаче ее снизу вверх.
Сточная вода
коагулянт
очищенная вода
Схема очистки сточной воды в скоростном
фильтре
Микрофильтры представляют собой слой сеток с отверстиями диаметра 40 – 70 мкм. Применяют для очистки сточных вод от волокнистых материалов.В магнитных фильтрах роль фильтрующей перегородки выполняется магнитом, который позволяет удалять из сточных вод ферромагнитные частицы размером 0,5 – 5 мкм.