Методы очистки сточоных вод

 З — шламосборник, 4 — выходной патрубок.

-вертикальные 

Вертикальные  песколовки имеют прямоугольную  или круглую форму, в них сточные  воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с.

Рис. 2 Схема вертикального пескоуловителя.

-круговые 

Песколовки  с круговым движением воды изготавливаются  в виде круглого резервуара конической формы с периферийным лотком для  протекания сточной воды. Осадок собирается в коническом днище, откуда его направляют на переработку или отвал. Применяются  при расходах до 7000 м3/сут.

 

  

  

Рис. 3.

 

2)Статические отстойники

При статическом (непроточном) режиме резервуары работают по трем циклам: наполнение, отстаивание, опорожнение.

Для этой цели обычно используют стандартные  стальные или железобетонные резервуары.

Перед откачкой отстоявшейся воды из резервуара сначала  отводят сливки и выпавший осадок, после чего откачивают осветленную воду.

Для удаления осадка на дне резервуара устраивают дренаж из перфорированных труб.

 

Отстаивание — медленное расслоение жидкой дисперсной системы на составляющие ее фазы, происходящее под действием силы тяжести. Концентрированный слой у поверхности, возникший при отстаивании, называют сливками; частицы, скопившиеся у дна, образуют осадок.

 

3)Динамические  отстойники

Отличительная особенность динамических отстойников  заключается в отделении примеси, находящейся в воде, при движении жидкости.

В динамических отстойниках или отстойниках  непрерывного действия жидкость движется в горизонтальном или вертикальном направлении, отсюда и отстойники подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

      -Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический или квадратный (в плане) резервуар с коническим днищем для удобства сбора и откачки осаждающегося осадка. Движение воды в вертикальном отстойнике происходит снизу вверх (для осаждающихся частиц).

     -Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный резервуар (в плане) высотой 1,5-4 м, шириной 3-6 м и длиной до 48 м. Выпавший на дне осадок специальными скребками передвигают к приямку, а из него гидроэлеватором, насосами или другими приспособлениями удаляют из отстойника. Всплывшие примеси выводят с помощью скребков и поперечных лотков, установленных на определенном уровне.

 

4) Тонкослойные отстойники

Чем больше высота отстойника, тем больше необходимо времени для всплытия частицы  на поверхности воды. А это, в свою очередь, связано с увеличением  длины отстойника.

С увеличением  размеров отстойников гидродинамические  характеристики отстаивания ухудшаются. Чем тоньше слой жидкости, тем процесс  всплытия (оседания) происходит быстрее  при прочих равных условиях.

 

Это положение  привело к созданию тонкослойных отстойников, которые по конструкции  можно разделить на трубчатые  и пластинчатые.

     -трубчатые.

Рабочий элемент трубчатого отстойника - труба  диаметром 2,5-5 см и длиной около 1 м. Длина зависит от характеристики загрязнения и гидродинамических  параметров потока. Применяют трубчатые  отстойники с малым (10°) и  большим (до 60°) наклоном труб.

Отстойники  с малым наклоном трубы работают по периодическому циклу: осветление воды и промывка трубок. Эти отстойники целесообразно применять для  осветления сточных вод с небольшим  количеством механических примесей. Эффективность осветления составляет 80-85%.

В круто  наклонных трубчатых отстойниках  расположение трубок приводит к сползанию  осадка вниз по трубкам, и в связи  с этим отпадает необходимость их промывки.

Продолжительность работы отстойников практически  не зависит от диаметра трубок, но возрастает с увеличением их длины.

     -пластинчатые.

Пластинчатые  отстойники состоят из ряда параллельно  установленных пластин, между которыми движется жидкость. В зависимости  от направления движения воды и выпавшего (всплывшего) осадка отстойники делятся на прямоточные, в которых направления движения воды и осадка совпадают; противоточные, в которых вода и осадок движутся навстречу друг другу; перекрестные, в которых вода движется перпендикулярно к направлению движения осадка.

 

Рис. 4 Схема различных видов отстойников.

Достоинства трубчатых и пластинчатых отстойников - их экономичность вследствие небольшого строительного объема, возможность  применения пластмасс, которые легче  металла и не корродируют в  агрессивных средах.

 

 

5) Гидроциклоны.

Гидроциклоны очищают сточные воды от взвешенных частиц под действием центробежной силы. Вода с высокой скоростью тангенциально подается в гидроциклон. При вращении в нем жидкости на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока. Чем больше разность плотностей, тем лучше разделение.

Рис. 5 Схема гидроциклона.

 

Для очистки  сточных вод используют напорные и открытые (безнапорные) гидроциклоны.

     -напорные гидроциклоны.

В напорные гидроциклоны вода подается через тангенциально  направленный патрубок в цилиндрическую часть.В гидроциклоне вода, двигаясь по винтовой спирали наружной стенки аппарата, направляется в коническую его часть.

Здесь основной поток изменяет направление движения и перемещается к центральной  части аппарата. Поток осветленной  воды в центральной части аппарата по трубе выводится из гидроциклона, а тяжелые примеси вдоль конической части перемещаются вниз и выводятся  через патрубок шлама (рисунок 4а).

Промышленность  выпускает напорные гидроциклоны нескольких типоразмеров. Для грубой очистки  применяют гидроциклоны больших  диаметров. Эффективность гидроциклонов  находится на уровне 70%.

     -безнапорные гидроциклоны.

Если  в предыдущих конструкциях для вращения жидкости в гидроциклоне применяли  подачу воды в гидроциклон по патрубку, расположенному по касательной в  цилиндрической части, то в данном случае проводят отсос воды из гидроциклона по патрубку, расположенному по касательной  внизу конической части гидроциклона. Такое расположение патрубка дает возможность  образовывать внутри гидроциклона вращение жидкости, причем поступление воды из

водоема происходит в верхней части гидроциклона.

Собранная с поверхности воды пленка загрезнений, попадая в гидроциклон как  более легкая, собирается в центре гидроциклона. По мере увеличения их количества в гидроциклоне внутри него образуется конус из пены, который, увеличиваясь в размере, достигает отборного патрубка, расположенного в центре гидроциклона. 

 

6) Нефтеловушки.

Применяются для выделения из сточных вод  нефтепродуктов, масел и жиров. Принцип  работы основан на всплывании частиц с меньшей, чем вода, плотностью (рис).

Скорость  движения воды в нефтеловушке от 0,005-0,01 м/с, при этом всплывает 96-98% нефти. Скорость всплывания частиц зависит от их размера, плотности и вязкости раствора. Всплывают  частицы 80-100 мкм. Время отстоя около 2 часов. Глубина нефтеловушки 1,5-4 м, ширина 3-6 м, длина около 12 м, количество секций не менее двух, соединенных  последовательно.

 

Рис.6 Схема различных видов нефтеловушек.

 

7) Фильтры

Метод фильтрования приобретает все большее значение в связи с повышением требований к качеству очищенной воды.

Фильтрование  применяют после очистки сточных  вод в отстойниках или после  биологической очистки. Процесс  основан на прилипании грубодисперсных  частиц нефти и нефтепродуктов к  поверхности фильтрующего материала.

Фильтрование  через различные сетки и ткани  обычно применяют для удаления грубо  дисперсных частиц. Более глубокую очистку нефтесодержащей воды можно  осуществлять на каркасных фильтрах. Пленочные фильтры очищают воду на молекулярном уровне.

 

 

 

Фильтры по виду фильтрующей  среды делятся :

    -тканевые или сетчатые

Представляют  собой фильтровальные аппараты, в  качестве фильтрующего элемента использующие металлические сетки, ткани и  полимерные материалы. Обычно выпускают  в виде вращающихся барабанов  диаметром 1,5-3 м, на которых неподвижно закреплены или прижаты к барабану фильтрующие материалы.Полотно сетки  не закреплено, а лишь охватывает барабан  в виде бесконечной ленты, натягиваемой с помощью натяжных роликов.

Очищаемая вода поступает внутрь барабана и  фильтруется через фильтр наружу.

Процесс фильтрации происходит только за счет разности уровней воды внутри и снаружи  барабана.

Сетки изготовляют  из различных материалов: капрона, латуни, никеля, нержавеющей стали, фосфористой  бронзы, нейлона и др.

Характеристика  задерживаемых частиц зависит от различных параметров (характеристики сточных вод и фильтра, гидродинамических  параметров и др.)

 -каркасные или намывные

фильтры трех групп:

        -фильтрование через пористые  зернистые материалы, обладающие  адгезионными свойствами (кварцевый  песок, керамзит, антрацит, пенополистирол, котельные и металлургические  шлаки и др.)

       -фильтрование через волокнистые  и эластичные материалы, обладающие  сорбционными свойствами и высокой  нефтеемкостью (нетканые синтетические  материалы, пенополиуретан и др.)

       -фильтрование через пористые  зернистые и волокнистые материалы  для укрупнения эмульгированных  частиц (гравий, песок, дробленый  антрацит, кварц, мрамор, керамическую  крошку, хворост, древесный уголь,  синтетические и полимерные материалы).

 

Фильтры разделяются  по скорости движения воды в них  на фильтры с постоянной и переменной скоростью.

При переменной скорости фильтрования (постоянной разности давления до и после фильтра) по мере увеличения объема фильтрата, т.е. продолжительности  фильтрования, скорость фильтрования уменьшается.При постоянной скорости фильтрования разность давления до и  после фильтра увеличивается.

    -зернистые.

Скорость  фильтрации и качество очистки зависят  от характера загрузки. Использование  крупного фильтрующего материала приводит к увеличению пропускной способности  фильтра и снижению качества фильтрата.

Мелкий  фильтрующий материал улучшает качество фильтрата, но снижает скорость движения воды в фильтре и продолжительность  работы фильтра.

 

Фильтрация  должна идти в направлении убывающей  крупности загрузки с целью предотвращения образования малопроницаемых и  трудноразрушаемых при промывке пленок осадка на поверхности загрузки.

  -мембранные.

Этот  метод, характеризуется высокой  четкостью разделения смесей веществ. Полупроницаемая мембрана - перегородка, обладающая свойством пропускать преимущественно  определенные компоненты жидких или  газообразных смесей.

Принципиальное  отличие мембранного метода от традиционных приемов фильтрования - разделение продуктов в потоке, т.е. разделение без осаждения на фильтроматериале осадка, постепенно закупоривающего  рабочую пористую поверхность фильтра.

 

Существуют мембранные методы шести  типов:

      - микрофильтрация - процесс мембранного разделения коллоидных растворов и взвесей под действием давления;

Размеры пор  от 0,1 до 10 мкм.

        -ультрафильтрация - процесс мембранного разделения жидких смесей под действием давления, основанный на различии молекулярных масс или молекулярных размеров компонентов разделяемой смеси. Давление0,3 - 1 МПа.

     -обратный осмос - процесс мембранного  разделения жидких растворов путем проникновения через полупроницаемую мембрану растворителя под действием приложенного раствору давления, превышающего его осмотическое давление. Обратный осмос используют для разделения растворов без фазовых превращений. 

      -диализ - процесс мембранного разделения за счет различия скоростей диффузии веществ через мембрану, проходящий при наличии градиента концентрации;

      -электродиализ - процесс прохождения ионов растворенного вещества через мембрану под действием электрического поля в виде градиента электрического потенциала;

     -разделение газов - процесс мембранного разделения газовых смесей за счет гидростатического давления и градиента концентрации.

 

 

 

 

 

3.2 Физико-химическая очистка

Из сточных  вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси  и разрушаются органические и  плохо окисляемые вещества, чаще всего  из физико-химических методов применяется  коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Загрязненные сточные воды очищают также с помощью озонаи ионообменной очистки.