Очистка окружающей среды от выбросов энергопредприятий

Вторичные радиальные отстойники оборудованы вращающимися ило-сосами, которые улавливают ил непосредственно из слоя осадка без сгреба-ния его в приямок. Частота вращения илоскребов и илососов 0,8–3ч^-1  Радиус радиальных отстойников рассчитывают по формуле

 

R = (Q / 3,6π k w₀)^0,5,

 

где k – коэффициент, принимаемый равным 0,45

Диаметр отстойников  принимают равным не менее 18 м; отноше-ние диаметра к глубине проточной части 6 – 30; глубина проточной час-ти от 15 до 5 м; высота нейтрального слоя 0,3 м. Удельная нагрузка на водослив не более 10 л/(м∙с).

Вертикальные  отстойники применяют на станциях производитель-ностью до 20 тыс. м³/сут. Это круглые в плане резервуары диаметром 4 – 9 м с коническим днищем. Наиболее распространены отстойники с впуском воды через центральную трубу с раструбом (рис.15). Скорость движения воды в трубе принимают равной до 30 мм/с. Расстояние между щитом и раструбом выбирают таким, чтобы скорость поступления воды в отстой-ную зону была не более 20 мм/с. Рекомендуется диаметр раструба и его высоту принимать равными 1,35 диаметра центральной трубы, а диаметр отражательного щита – 1,3 диаметра раструба. Основные параметры типо-вых вертикальных отстойников приведены в табл.2.

                                                                                                 Таблица 2.

 Размеры  и производительность типовых вертикальных отстойников.

 

Диаметр, м	Высота, м			Производитель ность,м3/ч
	общая	цилиндри            ческой части	конической               части
4 6 9	5,4 7,2 9	3,6 4,2 4,2	1,8 3 4,8	43,2 71,3 158,4

 

Вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим потоком и с пе-риферийным впуском жидкости различаются лишь конструкцией впускных и выпускных устройств. Однако они имеют в 1,3 – 1,5 раза большую производительность, чем отстойники с центральной трубой. Первые (рис.16) имеют впускное устройство в виде кольцевого распределительного лотка переменного сечения с зубчатым водосливом. Осветленная вода удаляется через лоток, расположенный по периметру отстойника. Отстойник с пери-ферийным устройством показан на рис.17.

 

 

                                                                

 

Рис. 15 Вертикальный отстойник: 1 – центральная труба; 2 – водослив; 3 – отстойная часть; 4 – отрожатель-ный щит; 5 – илопровод.

Рис. 16 Вертикальный отстойник  с нисходяще-восходящим пото-ком: 1 –  труба для подвода воды; 2 –  приемная камера; 3 – воронка для удаления плавающих ве-ществ; 4 – зубчатый водослив; 5 – распределительный  лоток; 6 – лоток для сбора очищенной  воды; 7 – кольцевая перегородка; 8 – отвод ила.

 

 

Рис.17. Вертикальный отстойник с  периферийным впуском

Интенсификацию процессов осаждения взвешенных частиц из сточ-ных вод осуществляют воздействием на них центробежных и центростре-мительных сил в низконапорных (открытых) и напорных гидроциклонах. Вращательное движение жидкости в гидроциклоне, приводящее к сепара-ции частиц, обеспечивается тангенциальным подводом воды к цилиндри-ческому корпусу. Вращение потока способствует агломерации частиц и увеличению их гидравлической крупности.

Открытые  гидроциклоны применяют для выделения из сточных вод тяжелых примесей, характеризуемых гидравлической крупностью 20 мм/с и более. Часто их используют в качестве первой ступени в комплексе с дру-гими аппаратами для механической очистки сточных вод. Значительным преимуществом открытых гидроциклонов является большая удельная про-изводительность [2 – 20 м³/(м²∙ч)] при небольших потерях напора (не более 0,5 м). Число впускных патрубков в гидроциклоне для более рав-номерного распределения потока должно быть не менее двух. Скорость впуска воды равна 0,1 – 0,5 м/с.

Разработаны следующие  конструкции открытых гидроциклонов: без внутренних устройств, с диафрагмой, с диафрагмой и цилиндрической пере-городкой (рис. 18) и многоярусные

Рис. 18. Открытые гидроциклоны: а – без внутренних устройств; б – с конической диафрагмой; в – с конической диафрагмой и цилиндрической перегородкой; 1 – отвод воды; 2 – полупогружная кольцевая стенка; 3 – лоток; 4 – кольцевой водослив,   5 – подача воды, 6 – отвод шлама; 7 – коническая диафрагма; 8 – цилиндрическая перегородка.

 

Фильтрование сточных вод предназначено для очистки их от тонко-дисперсных примесей с небольшой концентрацией. Процесс фильтрования применяется также после физико-химических и биологических методов очистки, так как некоторые из этих методов сопровождаются выделением в очищаемую жидкость механическим загрязнением.

Для очистки сточных  вод используют два класса фильтров: зернистые, в которых очищаемую  жидкость пропускают через насадки  несвязанных по-ристых материалов, и микрофильтры, фильтроэлементы  которых изготов-лены из связанных  пористых материалов.

В зернистых фильтрах широко используют в качестве фильтромате-риалов кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т.п. Зернистые фильтры изготавливают однослойными и многослойными.

 В каркасно-насыпном  фильтре очищаемая сточная вода  поступает по коллектору  и через отверстия в нем равномерно распределяется по сечению фильтра. Нисходящий поток сточной воды проходит через слои гравия  и песка, через перфорированное днище, установленное на поддерживающем слое  гравия и через трубопровод  отводится из фильтра. Регенерацию филь-тра осуществляют продувкой сжатого воздуха, подаваемого в фильтр по трубопроводу, с последующей обратной промывкой водой. Скорость филь-трования в данном фильтре состовляет 0,0014…0,002 м/с для сточной воды, поступающей в фильтр из циклона или отстойника; для сточной воды, посту-пающей в фильтр после биологической очистки не более 0,0028 м/с.

Напорные фильтры представляют собой  стальные вертикальные или 

горизонтальные резервуары, загруженные кварцевым песком слоем 1м и работающие под давлением 0,6 МПа (рис.19). Скорость фильтрации 5 – 12 м/ч.

Более интенсивно работают многослойные фильтры. Грязеемкость (крличество загрязнений в кг, удаляемых с 1м² поверхности фильтрующего смлоя в единицу времени) многослойных фильтров в 2 – 3 раза больше, чем однослойных. Конструкция  двухслойного фильтра показана на рис 20.

 

 

 

Рис. 19.  Фильтр механический горизонтальный однокамерный ОГ-5,5: 1– подача воды на филь-трование; 2 – распределительное устройство; 3 – фильтрующий слой; 4 – дренаж; 5 – подача про-мывной воды; 6 – отвод воды.

Рис. 20. Двухслойный фильтр: 1– подача сточной воды; 2 – карман; 3 – желоб; 4 – слой антрацита; 5 – слой песка; 6 – гравий; 7 – дренаж; 8 – отвод фильтрата; 9 – подача про-мывной воды; 10 – отвод промыв-ной воды.

 

Скорые фильтры рассчитывают на рабочий и форсированный режимы (при выключении отдельных секций на промывку).

Очистка сточных вод  от маслопродуктов в зависимости  от их состава и концентрации осуществляется отстаиванием, обработкой в гидроциклоных, флотацией и фильтрованием.

Отстаивание основано на закономерностях всплывания маслопродук-тов  в воде по тем же законам, что и  осаждение твердых частиц. Процесс  отстаивания осуществляется в отстойниках  и маслоловушках.

 Конструкция маслоловушек  аналогична конструкции горизонтального отстойника. При среднем времени пребывания сточной воды в маслоло-вушке, равном двум часам, скорость ее движения составляет 0,003…0,008 м/с. В результате отстаивания маслопродукты, содержащиеся в воде, всплы-вают на поверхность, откуда удаляются маслосборным устройством.

Для очистки концентрированных  маслосодержащих сточных вод  ТЭС, например, стоков охлаждающих жидкостей  станков и агрегатов, широко применяют  обработку сточных вод специальными реагентами, способству-ющих коагуляции примесей в эмульсиях. В качестве реагентов используют Na₂CO₃, H₂SO₄, NaCl, Al₂(SO₄)₃, смесь NaCl и Al₂(SO₄)₃ и др.

Отделение маслопродуктов в поле действия центробежных сил  осу-ществляют в напорных гидроциклонах  и центрифугах. При этом целесо-образно  использовать напорной гидроциклон для одновременного выделения и твердых частиц и маслопродуктов, что необходимо учитывать в конструк-ции гидроциклона.

Очистка сточных вод  от маслопримесей флотацией заключается  в интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса лежит молекулярное слияние частиц масла и пузырьков тонкодис-пергированного в воде воздуха. Образование агрегатов «частица – пузырьки воздуха» зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химии-ческого взаимодействия находящихся в воде веществ, избыточного давления воздуха в сточной воде и т.п. В зависимости от способа образования пузырь-ков воздуха различают несколько видов флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, биологическую, электрофлотацию и т.д.

Очистка сточных вод  от маслосодержащих примесей фильтрованием  – заключительный этап очистки. Этот этап необходим, поскольку концентра-ция  маслопродуктов в сточной воде на выходе из отстойников или гидроци-клонов достигает 0,01…0,2 кг/м³ и значительно превышает допустимые кон-центрации маслопродуктов в водоемах. Кроме того, в оборотных системах водоснабжения допустимое содержание маслопродуктов в сточной воде на выходе из очистных сооружений во многих случаях меньше ПДК их в воде водоемов.

Адгезия масел (как и любых нефтепродуктов) на поверхности филь-троматериала происходит за счет сил межмолекулярного взаимодействия и ионных связей. Существенное влияние на процесс осаждения маслопро-дуктов на фильтроматериал имеют электрические явления, происходящие на поверхности раздела кварц-водная среда, связанные с возникновением разности электрических потенциалов на этой поверхности и образованием двойного электрического слоя. На процессе адсорбции маслопродуктов влия-ют также и поверхностно-активные вещества (ПАВ), содержащиеся в сточ-ной воде.

Исследования процессов  фильтрования сточных вод, содержащих мас-лопримеси, показали, что кварцевый  песок – лучший фильтроматериал. При-менение реагентов повышает эффективность очистки, однако при этом зна-чительно возрастает стоимость очистных сооружений и усложняется процесс их эксплуатации. Образующийся при этом осадок требует дополнительных устройств для его переработки.

В качестве фильтрующих  материалов кроме кварцевого песка исполь-зуют доломит, керамзит, глауконит. Эффективность очистки сточных вод от маслосодержащих примесей значительно повышается при добавлении волок-нистых материалов (асбеста и отходов асбестоцементного производства).

Перечисленные фильтрующие материалы характеризуются рядом недостатков: малой скоростью фильтрации и сложностью процесса регенерации. Эти недостатки устраняются при использовании в качестве фильтроматериала вспенённого полиуретана (рис.21). Пенополиуретаны, обладая большой маслопоглощательной способностью, обеспечивают эффек-тивность очистки до 0,97…0,99 при скорости фильтрования до 0,01 м/с, на-садка из пенополиуретана легко регенерируется механическим отжиманием маслопродуктов.

 

 

 

Рис. 21. 1 – слой пенополиуретана; 2 – элеватор; 3 – направляющие ролики;   4 – лента; 5 – ороситель; 6 – отжимные ролики; 7 – емкость; 8 – решетка.

 

Очистка сточных вод  от органических примесей осуществляется в основном биологическими методами, которые реализуют в естественных и искусственных сооружениях. В естественных сооружениях очистку осуществляют на полях фильтрации или орошения, и в биологических пру-дах.

Суть биологической  очистки на полях состоит в  том, что при фильтровании сточной  воды через слой почвы в ней  адсорбируются взвешен-ные и коллоидные вещества, которые со временем образуют в порах почвы микробиологическую пленку. Эта пленка адсорбирует и окисляет задержан-ные органические вещества, превращая их в минеральные соединения.

Различают биологические  пруды с естественной и искусственной аэра-циией. Пруды с искусственной аэрацией существенно меньше за счет более равномерного перемешивания сточной воды с подаваемым в него сжатым воздухом и дополнительного поступления кислорода из подаваемого возду-ха. На некоторых предприятиях используют биологические аэрируемые пру-ды для доочистки небольших расходов сточных вод. Биологическая очистка сточных вод в искусственных сооружениях осуществляется в биологических фильтрах, аэротенках и окситенках.

В биологических фильтрах с принудительной подачей воздуха исход-ная сточная вода по трубопроводу поступает в фильтр и через водораспре-делительные устройства равномерно разбрызгивается по площади фильтра. При разбрызгивании сточная вода поглощает часть кислорода воздуха. В процессе фильтрования через загрузку, в качестве которой используется шлак, щебень, керамзит, пластмасса, гравий и т. п., на загрузочном материале образуется биологическая пленка, микроорганизмы которой поглощают орга-нические вещества. Интенсивность окисления органических примесей в пленке существенно увеличивается при подаче сжатого воздуха через трубо-провод и опорную решетку в направлении, противоположном фильтрованию. Очищенная от органических примесей вода выводится из фильтра.