книги из ГПНТБ / Калицун В.И. Основы водоснабжения и канализации учеб. пособие для техникумов

ющих веществ и коллоидов, оценивают их биохимической по­ требностью в кислороде (БПК) —количеством кислорода, необ­ ходимого для окисления этих веществ аэробными бактериями в процессе их жизнедеятельности. Окисление органических ве­ ществ происходит до полной их минерализации. Процесс потре­ бления кислорода подчиняется следующему уравнению:

по формуле в процентах от величины L a (при 20° С и при k\ —

=0,1).

Из формулы и табл. 14 видно, что достигнуть полного окисле­

мя, равное бесконечности. Время, необходимое для практически полного окисления органических веществ, составляет около 20— ^ЗО^суток. Величину биохимической потребности в кислородеГсЬ- "отВетствующей этому времени, называют полной биохимической потребностью в кислороде и обозначают БПКполн- Современная методика определения БПК такова, что для ее осуществления требуется время, равное времени протекания самого процесса, т. е. для определения БПКполн требуется 20—30 дней. В целях упрощения анализов биохимическую потребность в кислороде

сутках). БПК5 составляет 68,4% БПКполн, а БПК20—99%

БПКполн (при k\ — 0,1). По истечении 20 суток основная масса органических загрязнений окисляется, поэтому в ряде случаев принимают БПКполп=БПК2о-

Различают величины БПК, определяемые в воде, предвари­ тельно отстоенной в течение 2 ч, и в неотстоенной воде (взбол­ танная проба). Необходимость определения БПК в предвари­ тельно отстоенной воде вытекает из особенности схемы очистки сточных вод. Перед биохимической очисткой от растворенных,

180

коллоидных и неоседагощих нерастворенных загрязнении сточ­ ные воды, как правило, подвергают осветлению в отстойниках.

Наблюдениями установлено, что количество оцениваемых ве­ личиной БПКполн загрязнений, поступающих в сточные воды от одного жителя города в сутки, практически постояннио и равно 40 г. Концентрация этих загрязнений в бытовых сточных водах и в смеси бытовых и производственных сточных вод определяется

мически, для полной оценки загрязнений ими сточных вод опре­ деляют химическую потребность в кислороде (ХПК). Х П К

всегда больше БПК. Для бытовых сточных вод ХПК в 1,2—2 ра­ за больше БПКполи- Для производственных сточных вод, содер­ жащих трудноокисляемые органические вещества, это превы­ шение может быть большим.

Важной характеристикой сточных вод является их активная реакция, выражаемая величиной pH. Бытовые сточные воды име­ ют слабощелочную реакцию (рН = 7,2ч-7,3). Производственные сточные воды разных отраслей промышленности имеют самую различную активную реакцию — от кислой до резко щелочной. Величина pH сточных вод, подвергающихся биохимической очи­ стке, должна быть в пределах от 6 до 9, в противном случае ми­

§ 51. Основные способы очистки сточных вод

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

181

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 сооруже­ ния. Решетки служат для улавливания крупных загрязнении

Под действием силы тяжести частицы, удельный вес которых больше удельного веса воды, выпадают на дно сооружений, об­ разуя 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 ко­ личества жиров, нефти и масел используют жироловки, нефтело­ вушки и маслоотделители. Эти сооружения аналогичны отстой­ никам, но имеют оборудование для удаления большого количе­ ства 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 загряз­ нения), могут применяться гидроциклоны. Корпус их имеет цилиндрокоиическую форму. Вода подводится к корпусу аппарата по касательной с большими скоростями. Выделение взвесей про­ исходит под действием центробежной силы. Для очистки произ­ водственных сточных вод от мелкодисперсных взвешенных ве­ ществ используют тканевые, сетчатые или песчаные фильтры.

Химическая очистка заключается в выделении из сточных вод загрязнений путем проведения реакций между ними и вводимы­ ми в воду реагентами. Такими реакциями являются реакции оки­ сления и восстановления, реакции образования соединений, вы­ падающих в осадок, и реакции, сопровождающиеся газовыделе­ нием. Химическая очистка применяется для очистки только неко­ торых 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 относят­ ся сорбция, экстракция, эвапорация, коагуляция, флотация, элек­ тролиз, ионный обмен, кристаллизация и др.

182

\

Осадки бытовых и производственных сточных вод в некото­ рых отраслях промышленности являются хорошим удобрением и используются в сельском хозяйстве.

§ 52. Схемы очистки сточных вод

Очистку сточных вод осуществляют последовательно на ря­ де сооружений. Механическая и механохимическая очистка сто­

венные сточные воды. В случае применения биохимической очи­ стки химическую очистку можно проводить до и после биохими­ ческой очистки сточных вод. Физико-химические методы очистки также можно осуществлять до биохимической очистки (коагуля­ ция, флотация, электролиз и др.) и после биохимической очист­ ки (сорбция, экстракция, эвапорация, ионный обмен, кристалли­ зация и др.).

Обработку осадков сточных вод также осуществляют после­ довательно на ряде сооружений: вначале биохимическое разло­ жение органических веществ (если это необходимо), а затем уже обезвоживание и сушку осадка.

_Лезіінфекцию-сточных вод, как правило, проводят в конце их обработки.

На рис.104 показана распространенная схема очистки быто­ вых сточных вод и смеси бытовых и производственных сточных вод в случае применения для биохимической очистки биологиче­ ских фильтров. По такой схеме проектируют очистные станции на средний расход от 5—10 до.20—ЗОтыс. м3 воды в сутки.

Сточные воды подвергают" механической и биохимической очистке, а затем дезинфекции. .Осадок сбраживают в метацтенках, а обезвоживают и сушат на иловых площадках.

'Механическая очистка заключается в процеживании сточной жидкости через решетки, улавливании песка в песколовках и ос­ ветлении воды в первичных отстойниках. Загрязнения, уловлен­ ные на решетках, дробятся на специальных дробилках и возвра­ щаются в поток очищаемой воды до или после решеток. Эти заг­ рязнения можно отправлять и на сбраживание в метантенки. Осадок из песколовок состоит в основном из песка. Его обработ­ ка обычно заключается в обезвоживании на Песковых площад­ ках. Твердая фаза осадка, образующегося в отстойниках, преи­ мущественно имеет органическое происхождение, в связи с чем этот осадок направляется для сбраживания в метантенки.

Биохимическая очистка сточных вод на биологических филь­ трах осуществляется аэробными микроорганизмами, развиваю­ щимися на фильтрующей загрузке сооружений в виде так назы­ ваемой биологической пленки. Она периодически отмирает и вы-

184

Ч/ ff

носится с очищенной водой. Для ее улавливания применяют вто­

ную в хлораторшэй'хлорную воду смешивают с очищаемой водой. Обеззар.ажіі.влни^воды происходит в''контактных разервуарах, конструкция которых аналогична'первичным отстойникам.

186

При сбраживании осадка в метантенках образуется газ, в значительной степени состоящий из горючего газа метана. Этот газ аккумулируют в газгольдерах, а затем используют на нуж­ ды станции, в том числе для подогрева осадка в метантенках.

Схему, представленную на рис. 105, также применяют при очистке бытовых сточных вод и смеси бытовых и производствен­ ных сточных вод. Отличие этой схемы заключается в примене­ нии преаэраторов. Аэрация воды с добавлением активного ила интенсифицирует осветление сточных вод, обеспечивая снижение содержания взвешенных веществ в воде до значений, допустн-

Решетки

Осадок на пескоіые площадки

Лреазраторьг

186

мых при подаче воды в аэротеики. При малом содержании взве­ шенных веществ в воде применение преаэраторов необязатель­ но.

В этой схеме для биохимической ' очистки, применены аэро­ теики. Принцип очистки воды в них такой же, как и в биологи­ ческих фильтрах. Вместо_ биологической .пленки -здесь, использу­ ют активный ил, представляющий собой колонии аэробных м"йк-~

наряду с сооружениями, применяемыми при механической очист­ ке сточных вод, включает ряд дополнительных сооружений: склад реагентов, устройства для приготовления и дозирования реагентов, а также смешения их с водой. Сточные воды, не со­ держащие растворенных органических загрязнений, после хими­ ческой очистки подвергаются механическому фильтрованию для глубокого осветления. Осадок после химической очистки обычно лишь обезвоживается и сушится.

Описанные схемы являются лишь примерами. Все многообра­ зие их перечислить не представляется возможным. Они зависят от состава и свойств сточных вод.

Знание методов очистки сточных вод и принципов работы применяемых при очистке сооружений способствует правильному составлению схем очистки различных сточных вод.

§ S3. Сооружения для механической очистки

сточных вод

Решетки подразделяют на неподвижные, подвижные и решет­ ки, совмещенные с дробилками (комминуторы). В отечествен­ ной практике применяют в основном неподвижные решетки. В последние годы все большее распространение получают решет­ ки, совмещенные с дробилками (комминуторы).

Решетки, выполненные из металлических стержней, устанав­ ливают в уширенных частях каналов (камерах) под углом 60— 70° к горизонту. В большинстве случаев применяют стержни прямоугольного сечения, но возможно применение и других се­ чений: круглого, прямоугольного со скругленными углами и т. д.

187

мости их непрерывной очистки. Установка решеток под углом к горизонту упрощает эту работу. При количестве задерживаемых отбросов более 0,1 м3/сутки рекомендуется механизировать очи­ стку решеток (рис. 107). Очистка решеток производится грабля­ ми, представляющими собой рейку с зубьями. Зубья входят в прозоры между стержнями и при движении граблей перемеща­ ют уловленные загрязнения в верхнюю часть решетки, где съем­ ник сбрасывает их или в емкости, или на транспортер.

•j Ѵ///Л

Рис. 106. Схема установки решетки простейшего типа

6} II

Рис, 107. Схемы решеток с меха­ низированной очисткой

В СССР наибольшее распространение получили три типа кон­ струкции решеток с механизированной очисткой: 1) московского типа, очистка которых осуществляется граблями, движущимися перед решеткой по направлению движения воды (рис. 107, а); 2) ленинградского типа, очистка которых осуществляется граб­ лями, движущимися за решеткой по направлению движения во­ ды (рис. 107,6); 3) вертикальные решетки, очистка которых осу­ ществляется граблями, движущимися также за решеткой по на­ правлению движения воды (рис. 107, в).

В технологическом отношении более совершенными являются решетки двух последних типов. Расположение граблей за решет­ кой по направлению движения воды исключает продавливание загрязнений через прозоры решеток в момент их снятия.

188

В конструктивном отношении более надежными являются вертикальные решетки, так как у них движущиеся части испол­ нительных механизмов расположены над водой.

Размеры решеток определяют из условия обеспечения в прозорах между стержнями при максимальном расходе скорости Ур=0,8-М м/сек.

Если применяются решетки с механизированной очисткой, то кроме рабочих устанавливают резервные решетки: при одной рабочей решетке — одну резервную с ручной или механизиро­ ванной очисткой; при двух и большем числе рабочих решеток — одну резервную с механизированной очисткой. Таким образом обеспечивается бесперебойная очистка воды в случае ремонта одной из решеток.

Наблюдениями установлено, что количество улавливаемых решетками загрязнений равно 5—6 л в год от одного жителя города.

Уловленные загрязнения подвергают дроблению на специ­ альных дробилках и возвращают в поток воды перед решетками или после них. Для дробления применяют молотковые дробилки. Основной рабочий орган их — пластинчатые молотки, шарнирно

направлять на сбраживание в метантенки или сжигать после обезвоживания.

Решетки и дробилки размещают в специальном здании (ча­ сто оно носит название «грабельной»).

За решетками (по направлению движения воды) поперек ка­ налов располагают транспортер для подачи загрязнений к дро­ билке. Здания решеток оборудуют приточно-вытяжной вентиля­ цией с пятикратным обменом воздуха.

Извлечение из воды и последующее дробление уловленных ре­ шетками загрязнений существенно осложняет общую схему очистки воды и ухудшает санитарные условия очистных станций.

дробилка марки РД-600. Цифра 600 — диаметр барабана решет­ ки в мм. Прозоры решетки расположены горизонтально, но не замкнуты по периметру (в противном случае нарушилась бы це­ лостность барабана). Режущие элементы решетки-дробилки со­ стоят из трепального гребня, закрепленного стационарно на стен­ ке канала, и режущих пластин и резцов, закрепленных на вра­ щающемся барабане-решетке. Очищаемая вода проходит через прозоры в вертикальных стенках барабана, очищается и затем

m