4.2. Осветление сточных вод, улавливание жиров и нефтепродуктов

Кроме первичных отстойников для механической очистки воды наиболее часто используют осветлители, нефте- и жироловушки.

Осветлители. Эти аппараты отличаются от отстойников тем, что в их работе для ускорения процесса оседания частиц и используют специальные реагенты – коагулянты или флокулянты, способствующие агрегации, то есть укрупнению частиц. Механизм действия этих реагентов будет описан ниже.

В практике очистки сточных вод часто используют осветлитель со взвешенным слоем осадка, принципиальная схема которого приведена на рис. 3.10. Вода с коагулянтом поступает в нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и увлекаемые им частицы поднимаются потоком воды до тех пор, пока скорость выпадения их не станет равной скорости восходящего потока (сечение А-А). Выше этого сечения образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода. Осадок удаляется в осадкоуловитель, в котором из-за отсутствия восходящего движения потока он отстаивается, частично обезвоживается и удаляется по специальному трубопроводу. Осветленная вода поступает в желоб, из которого ее направляют на дальнейшую очистку.

Рис. 3.10. Схема осветлителя

1 – осветлитель; 2 – желоб; 3 – осадкоуплотнитель

Эффективность очистки сточных вод в осветлителях достигает 75%. Пропускная способность осветлителя диаметром 6 м при продолжительности пребывания в нем сточной воды 1,5 ч – 85 м³/ч, а осветлителя диаметром 9 м – 193 м³/ч. Осветлители компонуют в блок из двух или четырех сооружений.

Жироловки. Очистка сточных вод от маслосодержащих примесей в зависимости от состава и концентрации примесей производится отстаиванием, обработкой в гидроциклонах и фильтрованием. При отстаивании происходит всплывание частиц масел с плотностью, меньшей плотности воды, по тем же законам, что и осаждение тяжелых частиц. Процесс отстаивания осуществляется в отстойниках, а также маслоловушках при незначительной концентрации механических загрязнений. Конструкция маслоловушек аналогична конструкции горизонтального отстойника (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Схема маслоловушки

1 – входной патрубок; 2 – отстойная камера; 3 – маслосборник; 4 – цепной конвейер; 5 – выходной патрубок

При среднем времени пребывания сточной воды в маслоловушке, равном двум часам, скорость движения воды составляет 0,003-0,008 м/с. В результате отстаивания маслопродукты, содержащиеся в воде, всплывают на поверхность, откуда удаляются маслосборным устройством. Для расчета маслоловушек необходимо знать расход сточной воды и скорость всплывания маслопродуктов, которая определяется по следующей формуле

(3.13)

где d – диаметр осаждаемых частиц,

ρ_ч , ρ_ж – плотности загрязнителя и жидкости.

В этом случае расчет сводится к определению геометрических размеров ловушек и времени отстаивания сточной воды.

Очистка сточных вод от маслосодержащих примесей фильтрованием – заключительный этап очистки. В качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок, доломит, керамзит и др. На рис. 3.12 представлена схема полиуретанового фильтра. Устройство состоит из решетки 1 и патрона 2 с фильтрующим элементом 3 из вспененного полиуретана. Решетка задерживает твердые частицы, а фильтр задерживает жир. Пенополиуретаны, обладая большой маслопоглощательной способностью, обеспечивают очистку до 0,97 - 0,99 при скорости фильтрования 0,01 м/с. Насадка из пенополиуретана легко регенерируется механическим отжиманием маслопродуктов.

2 1

3

Рис. 3.12. Схема полиуретанового фильтра

1 – решетка; 2 – патрон; 3 – насадки из пенополиуретана.

Нефтеловушки. Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты при концентрациях более 100 мг/л, применяют нефтеловушки, которые представляют собой прямоугольные, вытянутые в длину резервуары. В них происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, а содержащиеся в сточной воде минеральные примеси, оседают на дно нефтеловушки. Типичные схемы нефтеловушек представлены на рис. 3.13.

Рис. 3.13. Схемы нефтеловушек

а – горизонтальная нефтеловушка: 1 – корпус; 2 – гидроэлеватор; 3 – слой нефти;

4 - нефтесборная труба; 5 – нефтеудерживающая перегородка; 6 – скребковый транспортер; 7 – приямок для осадка;

б – тонкослойная нефтеловушка: 1 – вывод очищенной воды; 2 – нефтесборная труба;

3 – перегородка; 4 – плавающий пенопласт; 5 – слой нефти; 6 – ввод сточной воды;

7 – секция из гофрированных пластин; 8 – осадок

В горизонтальной нефтеловушке (рис. 3.13, а) нефть всплывает на поверхность очищаемой воды в отстойной камере (которая ограничена нефтеудерживающей перегородкой 5) и удаляется с помощью скребкового транспортера 6 и нефтесборной трубы 4. Работа данной нефтеловушки характеризуется следующими параметрами: скорость движения воды в ней – 5∙10^–3 – 10^–2 м/с; степень очистки от нефтепродуктов – 96-98%. Горизонтальные нефтеловушки имеют не менее двух секций. Ширина секции составляет 2-3 м, глубина отстаиваемого слоя воды 1,2-1,5 м, продолжительность отстаивания не менее 2 ч. Производительность типовых горизонтальных нефтеловушек составляет 300, 450 и 600 м³/ч.

Усовершенствованными разновидностями горизонтальных нефтеловушек являются радиальные и полочные (рис. 3.13, б) тонкослойные ловушки. Они имеют меньшие габариты и более экономичны.