Методы очистки сточных вод

Большинство предприятий характеризуется постоянством расхода и состава СВ, но могут иметь место кратковременные изменения технологических процессов, залповые сбросы отработанных технологических растворов, быстрое таяние снега или обильные дожди. Эти причины могут вызвать существенные изменения в расходах и составе СВ. В ряде случаев высокие концентрации загрязняющих веществ сточных вод оказываются токсичными для водоема или разрушают трубы канализации. В то же время малые концентрации этих загрязняющих веществ являются не вредными для водоемов и безопасными для канализационной сети.

Усреднение концентрации загрязняющих веществ позволяет улучшить процесс очистки. Выравнивание состава сточных вод происходит в специальных сооружениях - усреднителях, в которых смешиваются промышленные сточные воды с различными концентрациями загрязняющих веществ.

Усреднение сточных вод в усреднителях происходит за счет принудительного перемешивания сточных вод, что достигается путем оборудования системы перегородок, которые увеличивают количество струй в потоке, барботажем воздуха или установкой механических смесителей.

Необходимые емкости и размеры усереднителей определяются на основе данных о колебании концентрации загрязняющих веществ в сточных водах и нужной степени концентрации. В случае достаточной цикличности колебаний состава сточных вод расчеты значительно упрощаются. Средняя концентрация сточных вод определяется по формуле, мг/л:

C_{средняя} = (g₁•C₁ + g₂•C₂ + … + g_п•с_п)/Q,

где g₁, g₂, g_п, - почасовые расходы в пределах одного цикла, м³/с;

С₁, С₂, С_п - концентрации загрязняющих веществ в почасовых расходах сточных вод, мг/л;

Q - расход сточных вод за цикл, м³/с.

При отсутствии выраженной закономерности колебания состава сточных вод расчет следует вести за наиболее неблагоприятный период колебания концентрации, длительность которого не должна превышать 24 час.

Механические и физико-химические методы очистки

Механическую очистку применяют для выделения из СВ нерастворимых минеральных и органических загрязнений, которые отделяют путем

• процеживания,

• отстаивания,

• фильтрования,

• центрифугирования.

В основе физических (механических) методов лежит использование инерционных и центробежных сил, сил тяжести, т.е. сугубо физические силы и процессы.

Обычно они используются как предварительные методы очистки. При этом обеспечивается выделение взвешенных веществ на 90-95% и снижение органических загрязнений (по БПК_полн.) на 20-25%.

Процеживание. Первичная стадия очистки СВ, предназначенная для выделения крупных нерастворимых, плавающих примесей размером до 25 мм. Попадание таких примесей в последующие очистные сооружения может привести к поломке движущихся частей оборудования, засорению труб и каналов. Для этого на пути движения СВ устанавливают решетки, которые изготавливают из металлических стержней с зазором между ними 15-20 мм. Их устанавливают в коллекторах вертикально или под углом 60-70º к горизонту. При эксплуатации решетки должны непрерывно очищаться. Решетки с ручной очисткой устанавливают, если количество загрязнений не превышает 0,1 м³/сут. При большем количестве загрязнений устанавливают решетки с механическими граблями. Примеси, снятые с решеток либо измельчают на специальных дробилках и сбрасывают в поток СВ перед решеткой, либо направляют на переработку.

Отстаивание. В грубодисперсном состоянии в сточных водах находятся самые разнообразные вещества (окалина, песок, угольная пыль, волокно древесины, жиры, нефть). В соответствии с удельным весом их можно разделить на две группы:

• вещества, которые тонут (удельный вес более 1),

• вещества, которые всплывают (удельный вес меньше 1).

Для осаждения грубодисперсных примесей первой группы используют песколовки, в которых частицы удаляются под действием сил тяжести. Осадок собирается в углублении на дне, откуда его направляют в отвал или на переработку.

Для выделения частиц размером менее 0,25 мм используют отстойники. Это основное сооружение механической очистки СВ. Различают первичные отстойники, которые устанавливают перед сооружениями биологической или физико-химической очистки и вторичные, которые служат для отделения осадка после химических методов очистки, активного ила или биопленки.

Выделение веществ второй группы происходит в нефтеловушках, жироловушках.

Осветлители. Через них пропускают воду, предварительно обработанную коагулянтами. Одновременно с отстаиванием происходит фильтрация СВ через слой взвешенных частиц. Воду с коагулянтом подают в нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и взвешенные вещества поднимаются восходящим потоком до тех пор, пока скорость их выпадения не становится равной скорости восходящего потока. Выше этого уровня отстойника образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода. При этом наблюдается процесс прилипания частиц взвеси к хлопьям коагулянта. Осадок удаляется в осадкоуплотнитель, а осветленная вода поступает на дальнейшую очистку.

Фильтрование. Предназначено для очистки СВ от тонкодисперсных примесей с небольшой концентрацией не осевших при отстаивании, а также после физико-химической или биологической очистки. Разделение происходит с помощью пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную твердую фазу.

Для фильтрования используют различные по конструкции фильтры. Основные требования к ним: высокая эффективность выделения примесей и максимальная скорость фильтрования.

Фильтр с зернистой перегородкой – это резервуар, в нижней части которого есть дренажное устройство для отвода очищенной воды. На дренаж укладывают слой поддерживающего материала, а затем фильтрующий материал. Загрузка фильтров м.б. однослойной или многослойной. Более эффективно работают многослойные фильтры.

Для удаления из СВ ферромагнетиков применяют магнитные фильтры, которые обеспечивают степень очистки 80%.

Фильтрование эмульгированных веществ (масел, нефтепродуктов) производят через фильтры с загрузкой из пенополиуретана. При фильтровании эмульсий большое значение имеет характер поверхности фильтра – гидрофобный или гидрофильный. При гидрофобной поверхности адгезия отделяемых частиц на загрузке фильтра сильнее, чем при гидрофильной, т.к. на гидрофильной поверхности имеется гидратная пленка и прилипание частиц ЗВ происходит только там, где она нарушена.

Интенсификацию процесса осаждения взвешенных частиц осуществляют воздействием центробежных сил в гидроциклонах и центрифугах.

Гидроциклоы. Центробежные силы в гидроциклоне возникают в тангенциально направленном о вращающемся потоке. Вращательное движение жидкости приводит к сепарации частиц, их отбрасывает к периферии потока, они агломерируют (увеличивают размеры). Часть потока с тяжелыми частицами уходит из нижней части гидроциклона. Осветленная часть потока разворачивается и выходит из верхней части гидроциклона.

Центрифуги. Отделение осадка в них происходит в результате вращения суспензии в перфорированном барабане, обтянутом сеткой или фильтровальной тканью. Осадок остается на внутренней поверхности барабана.

Из центрифуг непрерывного действия осадок выгружают пульсирующим или шнековым способом.

К физико-химическим способам очистки сточных вод относятся:

• флотация,

• экстракция,

• адсорбция,

• коагуляция.

Флотационные установки используются в случаях, когда нерастворимые вещества в сточной жидкости практически не отстаиваются. Эти вещества присоединяются к воздушным пузырькам и выносятся ими на поверхность воды, где образуют слой флотопены. При этом в воду добавляют специальные вещества – пенообразователи, снижающие поверхностное натяжение, что способствует прилипанию пузырьков воздуха к взвешенным примесям.

Экстракция. Экстракционный метод очистки заключается в обработке стока определенным растворителем, который не растворяется в воде (экстрагентом) и в котором хорошо растворимы загрязняющие воду примеси. Метод основан на законе распределения

К = С_орг/С_СВ

Экстракционной очисткой можно удалить органические примеси (анилин, фенол, уксусная кислота). В качестве экстрагентов используются органические растворители (бензол, четыреххлористый углерод, минеральные масла).

Адсорбция. Адсорбция – концентрирование молекул загрязняющих веществ на поверхности раздела фаз (Т – Ж). Различают адсорбцию в статических условиях (при этом измельченный сорбент вводится в сточную жидкость) и динамических (сток фильтруется через слой сорбента). В качестве адсорбентов могут использоваться активные угли, цеолиты, торф.

Коагуляция. В практике обработки сточных вод коагуляция используется для ускорения процесса устранения коллоидно-растворимых примесей.