2 Методи очистки стічних вод

Більшість підприємств характеризується сталістю витрати і складу стічних вод, але можуть мати місце короткочасні зміни технологічних процесів, залпові скиди відпрацьованих технологічних розчинів, швидке танення снігу або рясні дощі. Ці чинники можуть викликати суттєві зміни у витратах і складі стічних вод. В ряді випадків високі концентрації забруднювальних речовин стічних вод иявляються токсичними для водойми або руйнують труби каналізації. В той же час малі концентрації цих забруднюючих речовин є не шкідливими для водойм і безпечними для каналізаційної мережі.

Усереднення концентрації забруднюючих веществ дозволяє поліпшити процес очистки, а в окремих випадках навіть обійтися без спеціальних споруд для очистки стічних вод. Вирівнювання складу стічних вод відбувається в спеціальних спорудах-усереднювачах (ставки-усереднювачі, резервуари-усереднювачні), де змішуються промислові води з різними концентраціями забруднюючих веществ.

Ефективність змішування у ставках-усереднювачах, як правило, недостатньо висока і залежить від природних умов (переміщення потоку води, вітрових течій, дощу, змін температури).

Усереднення стічних вод у резервуарах-усереднювачах (звичайно невеликі ємності) відбувається за рахунок примусового перемішування стічних вод з водою резервуарів. Це досягається шляхом обладнання системи перетинок, які збільшують кількість струменів у потоці, установкою механічних змішувачів.

Необхідні ємності та розміри усереднювачів визначаються на основі даних про коливання концентрації забруднюючих веществ у стічних водах і потрібного ступеня концентрації. У разі достатньої циклічності зміни складу стічних вод розрахунки значно спрощуються. Середня концентрація стічних вод визначається за формулою, мг/л:

C_сер = (g₁•C₁ + g₂•C₂ + … + g_п•C_п)/Q, (2.1)

де g₁, g₂, g_п, - погодинні витрати в межах одного циклу, м³/с;

С₁, С₂. С_п - концентрації забруднюючих веществ у погодинних витратах стічних вод, мг/л;

Q - витрата стічних вод за цикл, м³/с.

За відсутності вираженої закономірності коливання складу стічних вод розрахунок слід вести за найбільш несприятливий період зміни концентрації, тривалість якого не повинна перевищувати 24 гад.

2.1 Механічні та фізико-хімічні методи очистки

Механічну очистку застосовують для видалення з стічних вод нерозчинних мінеральних і органічних забруднень, які відокремлюють шляхом

• проціджування

• відстоювання

• фільтрування

• центрифугування.

У основі фізичних (механічних) методів лежить використання інерційних і відцентрових сил, сил тяжіння, тобто суто фізичні сили і процеси.

Звичайно вони використовуються як попередні методи очищення. При цьому забезпечується виділення завислих речовин на 90-95% і зниження органічних забруднень (по БСК_повн.) на 20-25%.

Проціджування. Первинна стадія очищення стічних вод, призначена для видалення крупних нерозчинних, плаваючих домішок розміром до 25 мм. Попадання таких домішок в подальші очисні споруди може привести до поломки рухомих частин устаткування, засмічення труб і каналів. Для цього на шляху руху стічних вод встановлюють грати, які виготовляють з металевих стержнів із зазором між ними 15-20 мм. Їх встановлюють в колекторах вертикально або під кутом 60-70° до горизонту. При експлуатації грат повинні безперервно очищатися. Грати з ручним очищенням встановлюють, якщо кількість забруднень не перевищує 0,1 м³/сут. При більшій кількості забруднень встановлюють грати з механічними граблями. Домішки, зняті з грат або подрібнюють на спеціальних дробарках і скидають в потік стічних вод перед гратами, або направляють на переробку.

Відстоювання. У грубодисперсному стані в стічних водах знаходяться найрізноманітніші речовини (окалина, пісок, вугільний пил, волокно деревини, жири, нафта). Відповідно до питомої ваги їх можна розділити на дві групи:

• речовини, які тонуть (питома вага більше 1)

• речовини, які спливають (питома вага менше 1).

Для осадження грубодисперсних домішок першої групи використовують пісколовки, в яких частинки віддаляються під дією сил тяжіння. Осад збирається в поглибленні на дні, звідки його направляють у відвал або на переробку.

Для виділення частинок розміром менше 0,25 мм використовують відстійники. Ця основна споруда механічного очищення стічних вод. Розрізняють первинні відстійники, які встановлюють перед спорудами біологічного або физико-хімічного очищення і вторинні, які служать для відділення осаду після хімічних методів очищення, активного мула або біоплівки.

Видалення речовин другої групи відбувається в нафтоловушках, жироловушках.

Освітлювачі. Через них пропускають воду, заздалегідь оброблену коагулянтами. Одночасно з відстоюванням відбувається фільтрація стічних вод через шар зважених частинок. Воду з коагулянтом подають в нижню частину освітлювача. Пластівці коагулянта і зважені речовини піднімаються висхідним потоком до тих пір, поки швидкість їх випадання не стає рівній швидкості висхідного потоку. Вище за цей рівень відстійника утворюється шар зваженого осаду, через який фільтрується освітлена вода. При цьому спостерігається процес прилипання частинок суспензії до пластівців коагулянта. Осад віддаляється в осадоущільнювач, а освітлена вода поступає на подальше очищення.

Фільтрування. Призначено для очищення стічних вод від тонкодисперсних домішок з невеликою концентрацією тих, що не осіли при відстоюванні, а також після физико-хімічного або біологічного очищення. Розділення відбувається за допомогою пористих перегородок, проникних рідину і що затримують диспергированную тверду фазу.

Для фільтрування використовують різні по конструкції фільтри. Основні вимоги до них: висока ефективність виділення домішок і максимальна швидкість фільтрування.

Фільтр із зернистою перегородкою – це резервуар, в нижній частині якого є дренажний пристрій для відведення очищеної води. На дренаж укладають шар підтримуючого матеріалу, а потім що фільтрує матеріал. Завантаження фільтрів може бути одношаровим або багатошаровим. Ефективніше працюють багатошарові фільтри.

Для видалення із стічних вод феромагнетиків застосовують магнітні фільтри, які забезпечують ступінь очищення 80%.

Фільтрування емульгованих речовин (масел, нафтопродуктів) проводять через фільтри із завантаженням з пенополіуретана. При фільтруванні емульсій велике значення має характер поверхні фільтру – гідрофобний або гідрофільний. При гідрофобній поверхні адгезія відокремлюваних частинок на завантаженні фільтру сильніше, ніж при гідрофільній, оскільки на гідрофільній поверхні є гидратная плівка і прилипання частинок ЗВ відбувається тільки там, де вона порушена.

Інтенсифікацію процесу осадження зважених частинок здійснюють дією відцентрових сил в гідроциклонах і центрифугах.

Гидроциклон. Відцентрові сили в гідроциклоні виникають в тангенціально направленому про потік, що обертається. Обертальний рух рідини приводить до сепарації частинок, їх відкидає до периферії потоку, вони агломерують (збільшують розміри). Частина потоку з важкими частинками йде з нижньої частини гідроциклона. Освітлена частина потоку розгортається і виходить з верхньої частини гідроциклона.

Центрифуги. Відділення осаду в них відбувається в результаті обертання суспензії в перфорованому барабані, обтягнутому сіткою або фільтрувальною тканиною. Осад залишається на внутрішній поверхні барабана.

З центрифуг безперервної дії осідання вивантажують пульсуючим або шнековим способом.

До физико-хімічних способів очищення стічних вод відносяться:

• флотація

• екстракція

• адсорбція

• коагуляція.

Установки, флотацій, використовуються у випадках, коли нерозчинні речовини в стічній рідині практично не відстоюються. Ці речовини приєднуються до повітряних бульбашок і виносяться ними на поверхню води, де утворюють шар флотопіни. При цьому у воду додають спеціальні речовини – піноутворювачі, що знижують поверхневе натягнення, що сприяє прилипанню бульбашок повітря до зважених домішок.

Екстракція. Екстракційний метод очищення полягає в обробці стоку певним розчинником, який не розчиняється у воді (екстрагентом) і в якому добре розчинні що забруднюють воду домішки. Метод заснований на законі розподілу

К = С_орг/С_СВ (2.2)

Екстракційним очищенням можна видалити органічні домішки (анілін, фенол, оцетова кислота). Як екстрагенти використовуються органічні розчинники (бензол, чотирихлористий вуглець, мінеральні масла).

Адсорбція. Адсорбція – концентрація молекул забруднювальних речовин на поверхні розділу фаз (тверда–рідка). Розрізняють адсорбцію в статичних умовах (при цьому подрібнений сорбент вводиться в стічну рідину) і динамічних (стік фільтрується через шар сорбенту). Як адсорбенти можуть використовуватися активне вугілля, цеоліти, торф.

Коагуляція. У практиці обробки стічних вод коагуляція використовується для прискорення процесу усунення колоїдно-розчинних домішок.