1.3 Загальні методи очистки стічних вод

1.3.1 Прояснення стічних вод у гідроциклонах

Грубодисперсні завислі речовини, що містяться в стічних водах, є гетеро­генною системою з двох і більшої кількості фаз. Дисперсійним середовищем є вода або водні розчини солей, а дисперсною фазою — завислі тверді речовини або краплі іншої рідини. Неоднорідні системи, що складаються з рідини і завис­лих у ній твердих часточок, називають суспензією. Залежно від розмірів твердих часточок суспензії поділяють на грубі (понад 100 мкм), тонкі (0,5—100 мкм) і каламуті (0,1—0,5 мкм). Системи, що складаються з рідини і розподілених у ній крапель іншої рідини, яка не змішується з першою, називають емульсіями. За розмірів крапель менших ніж 0,3—0,5 мкм або в разі добавляння стабіліза­торів емульсії стійкі і не розшаровуються тривалий час.

Вибір методу розділення суспензії зумовлюється розмірами завислих часточок, в'язкістю дисперсійного середовища і різницею густин дисперсної фази і дисперсійного середовища. Стічні води прояснюють від грубодисперсних завислих речовин у гідроциклонах, відстоюванням і фільтруванням, від тонко-дисперсних — відстоюванням, фільтруванням і флотацією. Стічні води прояс­нюють від каламуті комбінуванням процесів коагуляції та прояснення, а також фільтруванням або флотацією.

Напірні гідроциклони доцільно застосовувати для попереднього відокрем­лення піску та інших твердих часточок розміром понад 100—150 мкм і густиною 1,2 г/см³ і більше. Суть процесу прояснення в гідроциклонах полягає в тому, що прояснювана вода підводиться тангенційно у верхню частину гідроциклона через живильний патрубок . У результаті цього відбувається обертання води по колу корпусу апарата. Задана швидкість обертання забезпечується за допомогою змінних вкладок живильного отвору. Прояснена вода виходить через зливний патрубок Відцентрові сили, що виникають, відкидають тверді часточки до стінок корпусу апарата.

Потім часточки осідають по конусу униз і видаляються через насадку . Конструктивно гідроциклони виконують напірними і відкритими (безнапірними) діаметром від 50 до 500 мм. Гідроциклони, футеровані кам'яним литвом або шлакоситалом, мають діаметр від 150 до 2000 мм.

Ефективність роботи гідроциклона за однакового напору збільшується із зменшенням його діаметра. Для прояснення води відтонкодисперсних речовин застосовують гідроциклони малого діаметра. Апарат, у якому встановлено кілька гідроциклонів однакового розміру, називають мультициклоном.

1.3.2 Прояснення стічних вод відстоюванням

Прояснення стічних вод відстоюванням здійснюється шляхом осадження завислих часточок під дією сили гравітації. Під час відстоювання неоднорідних систем, якими є суспензії стічних вод, спостерігається поступове збільшення концентрації дисперсної фази в апараті в напрямку згори вниз. В результаті осідання завислих часточок дисперсної фази утворюється прояснений шар дисперсійного середовища, за якою йде зона вільного осідання часточок — зона згущеного шару. В міру осідання часточок концент­рація їх у згущеному шарі підвищується, в результаті чого утворюється зона згущеної суспензії і на дно відстійника осідає шар осаду шламу, який періо­дично або безперервно видаляється з відстійника (згущувача). В зоні вільного осідання концентрація дисперсної фази відносно невелика і часточки осідають під дією сили гравітації, не чинячи впливу одна на одну. Спочатку, в перші хви­лини осадження відбувається збільшення швидкості руху часточок в результаті прискорення вільного падіння під дією сили гравітації. Під час руху тіла в рідині виникає опір, величина якого залежить від режиму руху і форми часточки.

Для того щоб збільшити швидкість осадження завислих часточок, слід прагнути до збільшення їх розміру і густини, а також до зменшення в'язкості і густини дисперсійного середовища (води і водних розчинів). Досягти збіль­шення розміру завислих часточок, а також їх густини можна коагуляцією за до­помогою коагулянтів, у результаті чого утворюються пластівці з вищою густиною. Зменшення густини і в'язкості водної суспензії досягають її розбавлянням. Чим більш розбавлений водний розчин у суспензії, тим менші його густина і в'язкість. Проте безмежно розбавляти суспензії недоцільно, оскільки в цьому разі знижується продуктивність згущувачів, а також збільшується об'єм очищуваних вод, що створює певні ускладнення в організації циклу замкненого обороту [3].