Методы механической очистки

Классификация методов очистки сточных вод

Методы очистки производственных и бытовых вод можно подразделить на следующие группы: механические, физико-химические, биологические и термические.

Механические методы: отстаивание, процеживание, фильтрование, центрифугирование.
Физико-химические методы реализуются через коагуляцию (укрупнение мелкодисперсных компонентов), флотацию, ионный обмен, экстракцию и др.
Электрохимические методы предусматривают: нейтрализацию от кислых или щелочных составляющих, аэрацию, барботирование, озонирование, хлори-рование.
Биологические методы основаны на разложении загрязнений с помощью аэробных (кислородпотребляющих) или анаэробных бактерий.
Термические методы заключаются в то, что распыленная вода подается в пламя горелки, в котором происходит окисление вредных веществ.
В горной промышленности в комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени очистки они могут дополняться другими, а при более высоких требованиях к воде в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки. Образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываются в водоемы. Перед сбросом в водоеме очищенные сточные воды обеззараживаются хлором или озоном.

Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.
Перед подачей сточных вод на механическую очистку их могут направлять в устройства, которые регулируют состав и расход сточных вод. Это обусловлено тем, что состав сточных вод и их объем, особенно для промышленных предприятий, значительно изменяется в течение суток. К таким устройствам относятся усреднители, которые либо дифференцируют поток сточных вод, либо интенсивно перемешивают отдельные их потоки усредняя концентрации находящихся в стоках веществ. Усреднители представляют собой железо-бетонные резервуары прямоугольной формы в плане. Они состоят из 4 - 6 параллельно расположенных коридоров, в которые поступает сточная вода. Эффект усреднения достигается разным временем поступления отдельных порций воды к сборному диагональному лотку. При усреднении за счет перемешивания сточные воды попадают в лоток, расположенный над резервуаром и оборудованный зубчатым водосливом для равномерного распределения воды по длине усреднителя. Перемешивание сточных вод осуществляется с помощью насосов, мешалок или барботеров. Общий объем усреднителей зависит от состава и режима отведения сточных вод и обычно соответствует 4-12 часовому их притоку.

Механической очистки вод достаточно только при промышленном оборотном водоснабжении некоторых производств. В большинстве же случаев она является лишь первым этапом очистки. Загрязненные воды осветляются на 30-60%, что облегчает эксплуатацию сооружений для дальнейшей очистки.
Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворимых минеральных и органических примесей. Поэтому для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют гидромеханические процессы (периодические и непрерывные), а также фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.
Процеживание - первичная стадия обработки сточных вод для извлечения из них крупных нерастворимых примесей, а также более мелких волокнистых фракций, которые в процессе дальнейшей обработки стоков препятствует нормальной работе очистного оборудования, для чего сточные воды пропускают через решетки и волокноуловители, которые устанавливают перед отстойниками.
Наиболее распространены неподвижные решетки, которые изготовляют из металлических стержней с зазором между ними 5 – 25 мм и устанавливают на пути движения сточного потока вертикально или под углом 60-70 градусов к горизонту. При эксплуатации решетки должны периодически или непрерывно очищаться. Механизированная очистка решеток может представлять собой устройство в виде грабель, которые периодически проходя по решётам очищают их сбрасывая мусор в контейнер. Преимущество решеток заключается в том, что они размещаются непосредственно в канале коллектора.
Для удаления более мелких взвесей, а также ценных продуктов применяются сита, которые могут быть двух типов: барабанные и дисковые. Сито барабанного типа представляет собой сетчатый барабан с отверстиями 0,5 - 1 мм. При вращении барабана сточная вода фильтруется, а задерживаемые примеси смываются с сетки водой и отводятся в желоб. Производительность сита зависит от диаметра барабана и его длины, а также от свойств примеси.
Принцип действия волокноуловителей, применяемых для задерживания волокнистых веществ основан на процеживании сточной воды через конусооб-разные диски с перфорацией или специальные фильтры. Для разделения взве-шенных частиц на фракции используются фракционаторы, основой частью которых является вертикальная сетка с ячейками 60 - 100 мкм. Сточная вода через сопло поступает внутрь фракционатора и делится на грубую и тонкую фракции, причем 50 - 80 % взвешенных частиц остаются в грубой фракции.
Отстаивание - удаление из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил всплывают на его поверхность. Очистку сточных вод отстаиванием осуществляют в песколовках, отстойниках, осветлителях и нефтеуловителях. Песколовки, применяемые для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей, устанавливают перед отстойниками, что упрощает эксплуатацию последних, а также сооружений по обработке осадка. Время пребывания сточных вод в песколовке составляет 0,5 - 2 мин. Песколовки, представляющие собой горизонтальные (прямоугольные или круглые в плане) резервуары из сборного или монолитного железобетона, рассчитываются так, чтобы в них фильтровались только минеральные примеси: выпавший осадок собирается в приямок и удаляется либо в песковые бункеры, либо на песковые площадки. При надежном обеззараживании обезвоженный песок можно использовать при изготовлении строительных материалов.
Отстойники делятся на вертикальные и горизонтальные (рис.4.2). Осно-вная масса взвешенных веществ выпадает в осадок в течение 1,5 ч отстаивания. Чаще всего именно на это время и рассчитывается емкость отстойников. Верти-кальные отстойники диаметром 4,5 - 9 м и высотой отстойной части 3 м приме-няют при расходах сточных вод до 10 тыс. м³/сут. При расходах более 10 тыс. м³/сут используют горизонтальные или радиальные отстойники. Размеры гори-зонтальных отстойников: длина 24 - 36 м, рабочая глубина 3 - 4 м, диаметр ра-диальных отстойников 18 - 54 м. Эффективность отстойников можно повысить, увеличив скорость осаждения частиц путем их укрупнения коагуляцией и флокуляцией или уменьшив вязкость сточной воды путем ее подогрева.
Фильтрование - удаление взвешенного вещества из массы воды путем пропускания ее через слой пористого материала или через сетки с определенным размером отверстий. С помощью фильтрования очищают сточные воды, содержащие тонкодисперсные, твердые примеси в небольшой концентрации. Метод может применяться после физико - химических и биологических методов очистки после образования в очищаемой жидкости механических загрязнений.

а) – горизонтальный: 1 - входной лоток, 2- отстойная камера, 3 – выходной ло-ток, 4 - приямок ; б) – вертикальный: 1- цилиндрическая часть, 2 – центральная труба, 3 – желоб, 4 – коническая часть; в) – радиальный: 1 – кор-пус, 2 – желоб, 3 – распределительное устройство, 4 – успокоительная камера, 5 – скребковый механизм; г) – трубчатый; д) – с наклонными пластинами : 1 – корпус, 2 – пластины, 3 – шламоприемник.

Рисунок 4.2 - Отстойники

Центрифугирование- процесс очистки сточных вод в гидроциклонах, ко-торые по своей конструкции могут быть открытыми (безнапорными) и напор-ными. Принцип действия гидроциклонов основан на сепарации частиц твердой фазы во вращающемся потоке жидкости. Преимущества гидроциклонов заклю-чаются в высокой удельной производительности, низких капитальных затратах на строительство, компактности и возможности автоматизации их работы.
Открытые гидроциклоны по производительности превосходящие отстой-ники, применяют для выделения из сточных вод всплывающих веществ.
Наиболее производительны напорные гидроциклоны, изготавливаемые из нержавеющей стали, применяют для выделения из сточных вод примесей мине-рального происхождения, плотность которых значительно отличается от плот-ности воды. Сточная вода подается под давлением 0,15 - 0,4 МПа.

Водоотдача осадков во многом зависит от размера частиц их твердой фа-зы. Чем больше размеры частиц твердой фазы, тем лучше водоотдача. Так в активном иле число частиц, размером менее 1 мм достигает 98%.

а) – горизонтальная нефтеловушка (1 - корпус, 2 – гидроэлеватор, 3 – слой не-фти, 4 – нефтяная труба, 5 – нефтеудерживающая перегородка, 6 – скребковый транспортер, 7 – приямок для осадка); б) – токослойная нефтеловушка ( 1 – вы-вод очищенной воды, 2 – нефтяная труба, 3 – перегородка, 4 – плавающий пен-опласт, 5 – слой нефти, 6 – ввод сточной воды, 7 – секция из гофрированных пластин).

Рисунок 4.3 – Нефтеловушки

Для очистки сточных вод, содержащих нефть, при концентрациях более 100 мг/л применяют нефтеловушки (рис.4.3). Нефтеловушка представляет со-бой железобетонную емкость прямоугольной формы глубиной до 2 м. Ширина секции 3- 6 м. Средняя продолжительность отстаивания около 2 часов. Вслед-ствие разности удельных весов нефтепродукты всплывают на поверхность, а примеси оседают на дно. Вода, огибает расположенную в верхней части неф-теудерживающую перегордку и уходит из секции. Скопившиеся на поверхно-сти воды нефтепродукты улавливаются поворачивающейся нефтесборной тру-бой с продольной щелью.