23. Очистки воды от взвешенных веществ

Для очистки воды от взвешенных веществ используют механические и физико- химические методы. К первым относятся процеживание, отстаивание, центрифугирование и фильтрование, ко вторым — коагуля­ция и флотация.

Основными источниками загрязнения поверхностного стока взвешенными веществами являются пыль, аэрозоли, промышленные выбросы, частицы несгоревшего топлива, продукты разрушения дорожных покрытий, мусор и т. д. Так, например, удельный внос взвешенных веществ с дождевыми стоками из городов Европы плотностью населения около 100 чел./га составляет 2500 кг/(га • г) [3].

Взвешенные вещества, содержащиеся в поверхностном стоке, большей частью имеют минеральное происхождение (песок, глина, глинистые частицы, частицы руд и шлаков, нерастворимые соли). К органической части взвесей можно отнести коллоидные гумино- вые соединения, продукты распада органиче­ского вещества [10]. В поверхностном стоке содержится от 60 до 85 % частиц с гидравлической крупностью от 0,3 до 0,45 мм/с [4].

Кроме того, запрещен спуск сточных вод, содержащих взвешенные вещества, со скоростью их выпадения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и более 0,2 мм/с для непроточных.

Очистку вод от основной массы грубоди- сперсных примесей осуществляют в сооружениях, принцип работы которых основан на действии гравитационных сил. К ним относят отстойники, песколовки, гидроциклоны, осветлители. Для более тщательной очистки применяют фильтры различной конструкции [8].

Помимо механических методов очистки воды (процеживание, отстаивание, фильтрование, центрифугирование) применяют также физико-химические, например, коагуляция, флокуляция и флотация

Отстаивание применяют для выделения из сточных вод твердых или жидких примесей под действием гравитационных сил. Для этого используют различные аппараты и сооружения: песколовки, первичные и вторичные отстойники, нефтеловушки, илоуплотнители и др.

Песколовки предназначены для удаления из воды тяжелых минеральных примесей (главным образом песка); обычно улавливают частицы размером от 0,15 до 0,30 мм. Песколовки подразделяют на:

горизонтальные (с прямолинейным или круговым движением воды);

вертикальные;

песколовки с винтовым (поступательно- вращательным) движением воды.

Отстойники являются основными сооружениями механической очистки сточных вод, используются для удаления оседающих или всплывающих грубодисперсных веществ органического происхождения.

В зависимости от назначения в технологической схеме очистной станции отстойники подразделяются на первичные, устанавливаемые в начале технологической схемы перед сооружениями биологической или физико- химической очистки, и вторичные — в конце схемы после биологической очистки.

По режиму работы различают отстойники периодического действия (контактные) и непрерывные (проточные). Первые применяются для очистки малых объемов сточных вод, вторые — для очистки любых объемов загрязненных вод.

По направлению движения воды отстойники подразделяют на

горизонтальные,

вертикальные

радиальные.

К отстойникам относят и осветлители, где одновременно с отстаиванием сточная вода фильтруется через слой взвешенного осадка, а также комбинированные сооружения — осветлители — перегниватели и двухярусные отстойники, в которых наряду с осветлением воды осуществляется сбраживание и уплотнение выпавшего осадка.

Для повышения эффективности осаждения в воду вводят коагулянты и флокулянты

Сущность метода фильтрования заключается в пропускании жидкости, содержащей мелкодиспергированные примеси, через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и непроницаемый для твердых частиц. Кроме тонкодиспергированных веществ на фильтрационных установках извлекают масла, нефтепродукты, смолы и др. При этом движущей силой процесса является разность давлений до и после фильтрующей перегородки [8]. Частицы задерживаются поверхностью зерен под действием молекулярных, электростатических или сил химического сродства и адсорбции.

Механизм извлечения частиц из воды может включать следующие составляющие: механическое процеживание, гравитационное осаждение, инерционное захватывание, химическую и физическую адсорбцию, адгезию, коагуляционное осаждение и биологическое выращивание. В общем случае указанные составляющие могут действовать совместно, а процесс фильтрования состоит из трех стадий:

перенос частиц к поверхности фильтрующего слоя;

прикрепление к поверхности;

отрыв от поверхности.

Фильтры с зернистой загрузкой можно классифицировать по ряду основных признаков:

по скорости фильтрования: медленные (от 0,1 до 0,3 м/ч), скорые (от 5 до 12 м/ч) и сверхскоростные (от 36 до 100 м/ч);

по давлению, под которым они работают: открытые (безнапорные), закрытые (на­порные);

по направлению фильтрующего потока: однопоточные (обычные скорые фильтры), двухпоточные (фильтры АКХ, ДДФ), многопоточные;

по крупности фильтрующего материала: мелкозернистые, среднезернистые, круп­нозернистые;

по числу фильтрующих слоев: однослойные, двухслойные, многослойные.

По характеру механизма задержания взвешенных частиц различают два вида фильтрования:

фильтрование через пленку (осадок) загрязнений, образующуюся на поверхности фильтрующего слоя;

фильтрование без образования пленки загрязнений.

Выделяют следующие методы интенсификации фильтрационного процесса на зернистых загрузках:

фильтрование в направлении убывающей крупности зерен загрузки, а также ее укрупнение с одновременным увеличением высоты слоя с целью снижения интенсивности прироста потерь напора за счет рассредоточения загрязнений в возможно большем его объеме;

применение различных способов предварительной обработки воды с целью увеличения плотности и прочности задерживаемых фильтром загрязнений, более равномерного их распределения в толще фильтрующего слоя;

применение для загрузки фильтров зернистых материалов с высокой межзерновой пористостью и развитой удельной поверхностью.

Каждый из методов в зависимости от конкретных условий обеспечивает повышение производительности в 1,5-3 раза [2].

Выделяют следующие виды фильтров:

зернистые (фильтрующий слой — кварцевый песок, дробленый антрацит, керамзит, шлак, пенополистирол, магномасса и др.);

сетчатые (фильтрующий слой — сетка с размером ячеек 40 мкм);

тканевые (фильтрующий слой — хлопчатобумажные, льняные, суконные, стеклянные или капроновые ткани);

намывные (фильтрующий слой — древесная мука, диатомит, асбестовая крошка и др. материалы, намываемые в виде тонкого слоя на каркас из пористой керамики, металлической сетки или синтетической ткани).

Механическая очистка фильтрованием воды через вертикальную жесткую полимер- бетонную пористую перегородку обеспечивает наибольшую степень очистки жидкости от взвесей различного происхождения