Методы очистки сточных вод

     При наличии в стоках волокнистых  включений применяют ленточные или барабанные сита. Это обычно проволочное устройство (например из бронзы) или устройство в виде цилиндра, у которого поверхностью является сетка.  Загрязнения  удаляются  водой или щетками.

     1.3 Отстаивание

     Отстаивание - выделение из сточных вод взвешенных веществ под действием силы тяжести  на песколовках (для выделения минеральных  примесей), отстойниках (для задержания более мелких оседающих и всплывающих  примесей), а также нефтеловушках, масло- и смолоуловителях. Разновидностью этого метода является центробежное отстаивание, используемое в гидроциклонах  и центрифугах.

     При отстаивании происходит гравитационное разделение воды и взвешенных веществ, имеющих плотность больше (они опускаются на дно) или меньше (примеси всплывают) плотности воды.

     Для предварительного выделения из сточных  вод нерастворимых минеральных  примесей (песка, шлака, боя стекла и  др.) под действием силы тяжести  применяются песколовки. Песколовки - это механические  сооружения  для  задержания тяжелых минеральных  и органических примесей при расходе  стоков более 100 /сут. Они задерживают частицы размером более 0,15 мм. Количество песколовок или отделений должно быть не менее двух, причем все -рабочие.

     По  направлению движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные, вертикальные (которые малоустойчивы и применяются  редко) и с вращательным движением  жидкости; последние подразделяются на тангенциальные и аэрируемые.

     Горизонтальные  песколовки представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным  поперечным сечением. Важнейшими элементами песколовки являются: входной и выходной каналы; бункер для сброса осадка, располагаемый  в начале песколовки. Кроме этого, в песколовке имеются механизм для  перемещения осадка в бункер и  гидроэлеватор для удаления песка. Механизмы применяются двух типов: цепные и тележечные. Цепные механизмы  состоят из двух бесконечных цепей, расположенных по краям песколовки, с закрепленными на них скребками. Механизмы тележечного типа состоят  из тележки, перемещаемой над песколовкой  по рельсам вперед и назад, на которой  подвешивается скребок.

     Кроме механизмов, для перемещения осадка применяются гидромеханические  системы, которые представляют собой  смывные трубопроводы со спрысками, уложенными вдоль днища в лотках.

     Разновидностью  этого типа песколовок является песколовка с круговым движением жидкости. Она  представляет собой круглый резервуар  конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды. Весь улавливаемый осадок проваливается через щель в осадочную часть. Для выгрузки осадка достаточно гидроэлеватора.

     Оптимальная скорость движения воды в горизонтальных песколовках 0,15-0,3 м/с, гидравлическая крупность задерживаемого песка 18-24 мм/с.

     Вертикальные  песколовки используются в полураздельных системах и на станциях очистки поверхностных  вод, поскольку они удобны для  накопления большого количества осадка.

     Песколовки  имеют цилиндрическую форму с  подводом воды по касательной с двух сторон, а отводом – кольцевым лотком. Недостаток этих песколовок заключается в большой продолжительности пребывания воды в сооружении.

     Тангенциальные  песколовки имеют круглую в плане  форму и касательный подвод воды, который обеспечивает винтообразное  движение жидкости по касательной к  стенкам песколовки. На периферии  вода движется вниз, а в центре - вверх. Область применения тангенциальных песколовок - при расходах до 75000 .

     Аэрируемые  песколовки имеют удлиненную форму  в плане и прямоугольное, полигональное  или близкое к эллиптическому поперечное сечение.

     Вдоль одной из стенок песколовки прокладывается аэратор из дырчатых труб на глубине 2/3 от общей глубины. Благодаря этому  поток приобретает вращательное движение с перемещением его у  днища от одной стенки к другой. Суммирование поступательного и  вращательного движений приводит к  винтовому движению воды вдоль песколовки. К достоинствам этой песколовки относится  устойчивость работы при изменениях расхода и хорошая отмывка  песка от органики.

     Аэрируемые  песколовки одновременно могут использоваться для улавливания всплывающих  загрязнений (жиров, нефтепродуктов, и  др.). Для этого вдоль всей песколовки полупогружной перегородкой отделяется специальная зона для выделения  и накопления всплывающих загрязнений.

     В песколовках скорость движения воды должна быть постоянной, независимо от колебаний притока стоков. В противном  случае, если скорость будет увеличиваться, будут уноситься частицы с  расчетной для осаждения гидравлической крупностью;  если  же  скорость будет падать, то будут осаждаться легкие примеси органической природы.  Постоянная скорость поддерживается устройством  водосливов с широким порогом,  изменением  степени  аэрации,  использованием автоматизированного  контроля за уровнем воды в подводящих каналах.

     Откачка накопленного в бункерах песколовок осадка производится песковыми насосами, гидроэлеваторами, шнековыми подъемниками и реже эрлифтами. Откаченный песок (пескопульпа) имеет большую влажность - 98-99%, что вызывает необходимость  его обезвоживания.

     Более рациональный метод обработки осадка из песколовок - отмывка, обезвоживание  и подсушка песка с последующим  использованием его в строительстве. Для этого можно использовать специальные песковые бункеры, приспособленные  для последующей погрузки песка  в автотранспорт.

     Отстаивание является самым простым, наименее трудоемким и дешевым методом выделения  из сточной трубы грубодиспергированных  примесей, плотность которых отличается от плотности воды. Под действием  силы тяжести загрязнения оседают  на дно или всплывают на поверхность.

     Отстойные сооружения, используемые на очистных сооружениях канализации классифицируются:

     - по характеру работы: подразделяются  на периодического действия (контактные) и непрерывного действия (проточные);

     - по технологической роли: делятся  на первичные отстойники (для  осветления сточной воды), вторичные  отстойники (для отстаивания воды, прошедшей биологическую очистку) и третичные отстойники (для доочистки), илоуплотнители, осадкоуплотнители;

     - по направлению движения потока  воды: бывают вертикальные, горизонтальные, радиальные (разновидности: с центральным,  периферийным и с радиальным  подвижным впуском воды) и наклонные  тонкослойные (в зависимости от  схемы движения воды и осадка  бывают прямоточными, противоточными  и перекрестными);

     - по способу обеспечения флокуляции  взвешенных веществ: активная  флокуляция (достигается путем аэрации,  механического перемешивания или  реагентной обработкой) и пассивная  флокуляция (разновидности:  в свободном  объеме или контактной среде);

     - по способу выгрузки осадка: сооружения  со скребковыми механизмами, илососами  и гидросмывом.

     Первичные отстойники располагаются в технологической  схеме непосредственно после  песколовок и предназначены для  выделения взвешенных веществ из сточной воды.

     В большинстве случаев эффект осветления составляет 40-60%, что приводит к снижению БПК в осветленной сточной  воде на 20-40%. Для станций полной биологической  очистки концентрация взвешенных веществ  в воде после первичных отстойников  не должна превышать 150 мг/л во избежание  повышенного прироста активного  ила или биопленки.

     Отстаивание представляет собой разделение суспензий и эмульсий в поле гравитационных сил. Взвеси  сточных вод, как правило, полидисперсны, поэтому скорости отстаивания частиц различны и изменяются в процессе отстаивания вследствие агрегации частиц. Отстаивание  таких полидисперсных  суспензий протекает в несколько стадий, которые можно наблюдать, если тщательно перемешать сточную воду и поместить ее в стеклянный цилиндр (рис. 1). 

     

     Рис.1 

     Вначале твердые частицы равномерно распределены в жидкости, но через короткий промежуток времени они начинают осаждаться, причем на дне сосуда оседает слой наиболее крупных твердых частиц - зона IV. Над осадком образуется слой сгущенной суспензии, в которой  твердые частицы располагаются  настолько тесно,  что  дальнейшее уплотнение слоя возможно только путем  вытеснения жидкости из промежутков  между частицами - зона стесненного  осаждения III. Выше этой зоны расположена  зона II - зона свободного осаждения,  в которой частицы осаждаются свободно под действием силы тяжести. По мере отстаивания зоны I и IV возрастают, при этомпроисходит уплотнение осадка в зоне III. Отстаивание заканчивается,  когда область II исчезает  и  завершается  уплотнение  сгущенной суспензии,  что соответствует полному разделению ее на осадок и осветленную жидкость.  Необходимо  отметить,  что  в  процессе  непрерывного отстаивания  в аппарате образуются те же зоны, но в отличие от периодического процесса эти области не изменяются по высоте.

     На  результаты отстаивания взвесей  сильное влияние оказывают: равномерность  распределения и сбора воды в  отстойниках;  перепад температур, обусловленный колебаниями температуры  воды в источнике водоснабжения;  сужение сечения отстойников  накопившимся осадком;  наличие завихрений и водоворотов вокруг выступов и  колонн.

     Для осветления сточных вод широко применяют  отстойники периодического и непрерывного действия. Отстойники периодического действия используют обычно при небольших  расходах или периодическом поступлении  сточных вод. Эти  отстойники  представляют собой металлические  или железобетонные резервуары с  коническим днищем.  Размеры  отстойника  периодического  действия  определяются расходом сточных вод и кинетикой  осаждения взвешенных частиц.

     Отстойники  непрерывного действия (вертикальные,  горизонтальные,  радиальные)  применяют  при  больших  расходах  сточных  вод.  Такое подразделение связано  не столько с геометрией конструкций  отстойников, сколько с гидравлическим режимом их работы. Характер гидравлических режимов оказывает первостепенное влияние на процесс непрерывного отстаивания. Из рассмотрения гидродинамических режимов следует, что наиболее благоприятные условия для отстаивания создаются в аппаратах с горизонтальным движением потока воды. Вполне очевидно, что вертикальная составляющая в этом случае значительно меньше, чем та же составляющая в конструкциях с восходящим потоком воды. Вследствие этого эффективность осветления воды в вертикальном отстойнике обычно на 15-20% ниже, чем в горизонтальном или радиальном.

     Необходимо  указать,  что  в  практике  очистки  производственных сточных вод довольно часто отстаивание используют для  одновременного осветления сточных  вод как от грубодисперсных примесей, так и от коллоидно-растворенных веществ,  предварительно скоагулированных. Скоагулированные  частицы  трудно  отделяются отстаиванием вследствие малого удельного веса, аморфности, малой механической прочности хлопьев. Для  определения  таких  частиц потребовались новые конструкции отстойников.

     Важным  шагом  в усовершенствовании процесса отделения скоагулированной взвеси явилось внедрение тонкослойного  отстаивания в наклонных каналах  и трубах. Такое отстаивание наиболее эффективно при выделении скоагулированных частиц из слабоконцентрированных промышленных сточных вод.

     Недостатком такого отстойника  является  трудность  удаления осадка, который  приходится  вымывать с полок после истечения  определенного срока работы. Этот недостаток устраняется  за  счет  создания  конструкций  наклонных  трубчатых или пластинчатых отстойников.

     В последние годы разработаны и  внедряются новые конструкции вертикальных отстойников со встроенными тонкослойными  блоками,  интенсифицирующими процесс  очистки на выходе сточных вод  из аппарата.

     Использование осветлителей целесообразно для  очистки сточных вод,  содержащих  грубодисперсные, мелкодисперсные  и коллоидные частицы (то есть для  систем с различной агрегативной устойчивостью), или,  как уже  отмечалось,  сточных вод после  обработки коагулянтами. 

     1.4 Фильтрование

     Применяется для отделения от раствора нерастворимых  примесей малых размеров и коллоидных соединений. Разделение производится с помощью перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих дисперсную фазу.

     Выбор перегородки зависит:

     - от свойств сточной воды;

     - от температуры сточной воды;

     -от давления фильтрования;

     -от конструкции аппарата

    В качестве перегородок используются металлические перфорированные  сетки, тканевые и зернистые перегородки.

    Фильтры подразделяются по следующим признакам:

    - по характеру протекания процесса (периодические или непрерывные);