Гидроциклоны
Гидроциклоны применяют для выделения из сточных вод оседающих грубодисперсных примесей в качестве первой ступени перед дальнейшей очисткой производственных сточных вод. Гидроциклоны отличаются от обычных отстойников высокой пропускной способностью.
В гидроциклонах обеспечивается отделение песка и минеральных частиц диаметром более 0.1-0.15 мм, плотностью 1.2 г/см3 и более, которые отводятся через патрубок сгущенного продукта.
Для очистки сточных вод используют напорные и открытые (низконапорные) гидроциклоны. Напорные гидроциклоны применяют для осаждения твердых примесей, а открытые - для удаления оседающих и всплывающих примесей.
Из напорных гидроциклонов наибольшее распространение получил конический гидроциклон. Напорные гидроциклоны применяются для механической очистки сточных вод, а также для сгущения, обогащения и классификации осадка.
Напорный гидроциклон.
Рисунок - Напорный гидроциклон: 1 — насадок; 2 — коническая часть; 3 — сливной патрубок; 4 — цилиндрическая часть; 5 — сливная камера; 6 — подающий патрубок
Сточная вода тангенциально подается внутрь гидроциклона. Жидкость, войдя в цилиндрическую часть, приобретает вращательное движение и движется около стенок по винтовой спирали вниз к сливу. Часть ее с крупными частицами удаляется из гидроциклона. Другая часть, (осветленная) поворачивает и движется вверх около оси гидроциклона. Осадок из конической части гидроциклонов откачивают насосами, гидроэлеваторами или удаляют под гидростатическим напором.
Открытые, (безнапорные) гидроциклоны применяют для очистки сточных вод от крупных примесей гидравлической крупностью 2 мм/с и более, а также коагулированных взвешенных частиц и нефтепродуктов при расходе стоков до 200 м3/ч на один аппарат.
Имеется несколько конструкций гидроциклонов.
Рисунок – Схемы открытых гидроциклонов
а – без внутренних устройств; б – с конической диафрагмой; в – с конической диафрагмой и цилиндрической перегородкой
1 – отводводы; 2 – полупогружная кольцевая стенка; 3 – лоток;
4 – кольцевой водослив; 5 – подача воды; 6 – отвод шлама;
7 – коническая диафрагма; 8 – цилиндрическая перегородка.
Фильтрование
применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированных твердых или жидких веществ, удаление которых отстаиванием затруднено.
Разделение фаз ведут при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу. В качестве перегородки используют металлические перфорированные листы и сетки из кислотостойкой стали, алюминия, никеля, меди, латуни и др., разнообразные тканевые перегородки (асбестовые, стеклянные, хлопчатобумажные, шерстяные и др.), а также керамические. Фильтровать можно и через слой зернистого материала (кварцевый песок, дробленный гравий, торф, бурый или каменный уголь). Перспективным является использование плавающих загрузок фильтра из различных полимерных материалов.
Фильтрование суспензированных веществ.
Для проведения процесса фильтрования используют фильтры с сетчатыми элементами (микрофильтры и барабанные сетки) и фильтры с фильтрующим зернистым слоем.
Фильтры с зернистым слоем.
По характеру задерживания взвешенных частиц различают два вида фильтрования:
-фильтрование через пленку (осадок) загрязнений, образующуюся на поверхности фильтрующего зернистого слоя, называемого загрузкой;
-фильтрование без образования пленки загрязнений.
В первом случае задерживаются частицы, размер которых больше пор материала, а затем образуется слой загрязнений, который является также фильтрующим материалом. Такой процесс характерен для так называемых медленных фильтров, которые работают при малых скоростях фильтрования.
Медленные фильтры используются для фильтрования некоагулированных сточных вод. Скорость фильтрации в них зависит от концентрации взвешенных частиц (до 0.25 мг/л-0.2-0.3 м/ч; 25-50 мг/л - 0.1-0.2 м/ч). Достоинством таких фильтров является высокая степень очистки. Недостатки: большие размеры, высокая стоимость и сложная очистка от осадка.
Во втором случае фильтрование происходит в толще слоя загрузки, где частицы загрязнений удерживаются на зернах фильтрующего материала силами прилипания. Такой процесс характерен для скоростных фильтров.
Скоростные фильтры могут быть двух типов: однослойные и многослойные. У однослойных фильтров фильтрующий слой состоит из однородного материала, у многослойных - из различных материалов. Конструкция многослойных скорых фильтров аналогична конструкции однослойных, но они отличаются более высокой производительностью и большей продолжительностью фильтрования. Выбор типа фильтра для очистки сточных вод зависит от количества фильтруемых вод, концентрации загрязнений и степени их дисперсности, требуемой степени очистки, физико-химических свойств твердой и жидкой фаз.
Производительность фильтра определяется скоростью фильтрования, т.е. объемом воды, прошедшим в единицу времени через единицу поверхности, м3/(м2 ×с).
Рисунок - Схема открытого безнапорного фильтра:
1 — дренажная система; 2 — поддерживающие слои; 3 — фильтрующий слой; 4 — сборный желоб; 5 — распределительный канал; 6 — отвод промывной воды; 7 — трубопровод воды на промывку; 8 — трубопровод профильтрованной воды
Фильтр с зернистой перегородкой представляет собой резервуар прямоугольный в плане железобетонный резервуар со слоем зернистого фильтрующего материала, под фильтрующим слоем обычно устанавливается поддерживающий слой из гравия, цель которого - предотвратить вынос фильтрующего материала из фильтра вместе с профильтрованной водой и обеспечить равномерное распределение промывной воды по площади фильтра.
В нижней части фильтра имеется дренажное устройство для отвода воды. Дренажное устройство выполняется из пористобетонных сборных плит. На дренаж укладывается слой поддерживающего материала, а затем фильтрующий материал в 2-4 слоя одинакового или разного гранулометрического состава. Общая высота слоя загрузки 1.5-2 м, скорость фильтрования 12-20 м/ч. Сточная вода подается в фильтр через систему 3 внутрь фильтра, проходит через фильтрующий материал и дренаж и удаляется из фильтра.
После засорения фильтрующего материала проводят промывку, подавая через систему 4 промывные воды. Промывку фильтров, как правило, ведут очищенной водой (фильтратом), подавая ее снизу вверх (зерна переходят во взвешенное состояние и освобождаются от прилипших загрязнений). Может быть произведена водовоздушная промывка (сначала подают воздух для разрыхления зернистого слоя, затем промывают водой). Промывная вода вместе с удаляемыми примесями отводится через систему 2.
Фильтры с сетчатыми элементами
Для удаления из воды макрозагрязнений используют вращающиеся барабаны с элементами из сеток и тканей различной плотности.
Чаще всего используют сетки из нержавеющей стали или капрона, которые установлены в раме между двумя поддерживающими сетками с большим размером отверстий. Если в качестве процеживающего материала используется микросетка (размер отверстий 20-60мкн, 20000-40000отв/см2), то такие сооружения называются микрофильтрами. Если размер отверстий сетки 0.3-0.5мм - барабанными сетками. И те и другие используются перед вводом в обрабатываемую воду каких-либо реагентов. Основная цель микрофильтров - выделение из воды клеток планктона перед фильтрами с зернистой загрузкой. Микрофильтры устанавливают либо в основном блоке водоочистной станции, либо в самостоятельном здании в сооружаемых для этой цели бассейнах.
Микрофильтры.
Процесс микрофильтрации заключается в процеживании сточной воды через слой сеток с отверстиями размером от 40 до 70 мкм. Микрофильтры применяют для очистки сточных вод от твердых и волокнистых материалов. Эффективность очистки воды на МФ – 40-60%, что позволяет в отдельных случаях заменять ими первичные отстойники, особенно при совместной очистке бытовых и производственных сточных вод. Экономический эффект от применения микрофильтров вместо первичных отстойников возрастает с увеличением пропускной способности очистной станции
1 - вращающийся барабан; 2 - устройство для промывки; 3 - лоток для сбора промывных вод; 4 - труба для отвода промывных вод; 5 - камера для удаления осветленной воды.