Реферат: Механическая очистка сточных вод
Классификация сточных водв промышленном водоснабжении
Сточные воды как ресурспромышленного водоснабжения можно подразделить на несколько групп в зависимостиот экономичности их использования для водоподготовки.
К первой группе следуетотнести сточные воды с минерализацией до 3 кг/м3, не содержащиеорганических загрязнений либо содержащие органические вещества, которые можноудалить сорбцией на гидроксидах алюминия и железа при очистке воды коагулянтамиили сорбировать активными углями, полимерными смолами и другими материалами сразвитой пористостью и поверхностью. Эти сточные воды после очистки оторганических веществ можно обессоливать методами ионного обмена.
Ко второй группецелесообразно отнести сточные воды с минерализацией от 3 до 10–15 кг/м3.Для обессоливания таких сточных вод пригодны методы электродиализа и обратногоосмоса, но применять эти методы можно только после очистки воды от органическихвеществ, катионов жесткости и железа. Эти методы обессоливания воды пока еще ненашли применения в установках достаточно большой мощности. Однако в этойобласти достигнуты успехи, позволяющие надеяться на создание таких установок вближайшие несколько лет.
К третьей группе следуетотнести сточные воды с минерализацией более 15 г./л, обессоливание которыхвозможно лишь термическими методами. Для защиты внешней среды такие методыдеминерализации сточных вод приходится иногда применять, но затраты на ихосуществление делают использование сточных вод третьей группы в качествересурса водоснабжения промышленности мало перспективными
Ксегодняшнему дню разработано несколько способов очисткипроизводственных стоков. Отличие между этими способамисостоит и в лежащей в их основе природе процессов, и в технологическихпараметрах.
Можновыделить три основных способов очистки сточных вод: химико-физические,механические, и биологические. К механическим способам очистки сточных вод можноотнести фильтрование, осаждение, и флотацию стоков.
Механическийэтап
Производитсяпредварительная очистка поступающих на очистные сооружения сточных вод с цельюподготовки их к биологической очистке. На механическом этапе происходитзадержание нерастворимых примесей.
Сооружениядля механической очистки сточных вод:
решётки (или УФС – устройство фильтрующее самоочищающееся) и сита;
песколовки;
первичные отстойники;
мембранные элементы;
септики.
Длязадержания крупных загрязнений органического и минерального происхожденияприменяются решётки и для более полного выделения грубодисперсныхпримесей – сита. Максимальная ширина прозоров решётки составляет16 мм. Отбросы с решёток либо дробят и направляют для совместнойпереработки с осадками очистных сооружений, либо вывозят в места обработкитвёрдых бытовых и промышленных отходов.
Затем стокипроходят через песколовки, где происходит осаждение мелких частиц(песок, шлак, бой стекла т. п.) под действием силы тяжести, и жироловки,в которых происходит удаление с поверхности воды гидрофобных веществ путём флотации.Песок из песколовок обычно складируется или используется в дорожных работах.
В последнеевремя мембранная технология становится перспективным способом приочистке сточных вод. Очистка сточных вод с использованием прогрессивноймембранной технологии применяется в комплексе с традиционными способами, дляболее глубокой очистки стоков и возврат их в производственный цикл.
Очищенныетаким образом сточные воды переходят на первичные отстойники длявыделения взвешенных веществ. Снижение БПК составляет 20–40 %.
Врезультате механической очистки удаляется до 60–70 % минеральныхзагрязнений, а БПК5 снижается на 30 %. Кроме того, механическаястадия очистки важна для создания равномерного движения сточных вод (усреднения)и позволяет избежать колебаний объёма стоков на биологическом этапе.
Методосажденияможет использоваться, например, для очисткисточных вод от взвешенных веществ. Фильтрациясточных вод при помощи данного метода можно организовать двумя различнымиспособами: либо под действием силы тяжести – при отстаивании сточных вод, илиже под действием центробежной силы. Установки, очищающие сточные воды такимиспособами, как правило, могут удалять нерастворимые взвеси размером болеенескольких долей милиметра. При фильтрациисточных вод нередко используют многоступенчатыеотстойники. При этом частично очищенная на первой ступени сточная вода поднапором подается в следующие отстойники.
Другимметодом очистки производственных сточных вод и загрязненных вод другогопроисхождения от крупнодисперсных субстанций является метод флотации. Сутьданной методики состоит в переносе загрязняющих агентов на поверхностьобрабатываемых сточных вод при помощи воздушных пузырьков. Как результатфлотации, образуются пенные образованя, содержащте загрязнителиводы, которые,затем, удаляются особыми скребками. Пузырьки воздуха для флотации могут бытьполучены механическими спосабами – при помощи турбин или форсунок, при помощиэлектрофлотации воды и другими способами.
Пожалуй, самым широкоиспользуемым в настоящее время методом очистки сточных воды от крупнодисперсныхагентов является процесс фильтрации стоков через пористые материалы или сетки снужным пространственным рейтингом фильтрации. Очистка сточных вод сиспользованием указанных процессов важна, если необходимо использованиеоборотной воды. Принципиальная схема узла механической очистки сточных вод
/>
Позиции:
А – решетка,
Б – песколовка,
В-горизонтальный отстойник,
Г – осветлитель,
Д – пресс-фильтр.
Потоки:
I – сточная вода отпроизводства,
II – шлам, осевший на решётке,
III – вода на дальнейшуюочистку,
IV – осадок песколовки,
V – вода на доочистку вотстойник,
VI – шлам отстойника,
VII – вода в фильтр,
VIII – шлам осветителя,
IX – сточные воды отпроизводства катализатора гидрокрекинга в качестве коагулянта,
X – вода на фильтр,
XI – осадок фильтра,
XII – вода на дальнейшуюдоочистку.
Сооружения дляотстаивания и коагуляции взвесей и коллоидов промышленных сточных вод
Для удаления из сточныхвод взвешенных веществ методом отстаивания используют аппараты периодического инепрерывного действия. Отстойники периодического действия целесообразны принебольших объемах сточных вод или при их периодическом поступлении. Обычно онипредставляют собой металлические или железобетонные резервуары с коническимднищем, из которых вода отбираетсядекантацией через сифон или специальные желоба. Осадок изтаких отстойников удаляют чаще всего вручную.Размеры отстойников периодического действия определяются расходом сточной водыи гидродинамическими свойствами осаждаемой взвеси.
Общая схемабиологической очистки сточных вод показана на рис. 1, 2. Механическуюочистку сточных вод можно выполнять двумя способами.
Первыйспособ состоит в процеживании воды сквозь решетки и сита, в результате чегоотделяются твердые частицы. Второй способ заключается в отстаивании воды вспециальных отстойниках, в результате чего минеральные частицы оседают на дно.
Сточныеводы из канализационной сети сначала поступают на решетки или сита, где онипроцеживаются, а крупные составляющие – тряпки, кухонные отходы, бумага и т. п.– удерживаются. Задержанные решетками и сетками крупные составляющие вывозятдля обеззараживания.
Песколовки защищают отстойники от загрязнения минеральными примесями.Конструкция песколовок может быть различной и зависит от количества поступающихстоков. После песколовок воды поступают в первичные отстойники, гдеосуществляется осаждение нерастворимых взвешенных частиц как органического, таки минерального происхождения. Песколовки бывают горизонтальные,вертикальные и щелевые.
Горизонтальныеи вертикальные песколовки применяют на очистных сооружениях, щелевые – наканалах. Горизонтальные и вертикальные песколовки устраивают, если объемхозяйственно-фекальных вод превышает 300 м3/сут. Песколовкипроектируют двухсекционными, чтобы во время ремонта и очистки от песка работалахотя бы одна секция, даже с временной перегрузкой.
Вгоризонтальной песколовке процесс осаждения песка и других частиц минеральногопроисхождения осуществляется при горизонтальном движении жидкости со скоростью0,1 м/сек. В вертикальных песколовках осаждение осуществляется в периодподъема жидкости снизу вверх со скоростью 0,05 м/сек. Выбор того или иноготипа песколовки зависит от общей высотной компоновки сооружения.
Отстойники – основной и наиболее распространенный тип очистных сооружений. Вних оседают нерастворенные взвешенные частицы как органического, так иминерального происхождения. Отстойники бывают с горизонтальным движением воды –горизонтальные и с вертикальным движением воды – вертикальные.
При больших расходахсточных вод применяют отстойники непрерывного действия. При расходе сточных водне более 50000 м3/сутиспользуют вертикальные отстойники. Сточнаявода подводится по лотку и центральной трубе в нижнюю часть отстойника.Выходящая из центральной трубы вода движется снизу вверх к сборным лоткам иотводящему лотку.Во время движения «сточной воды из нее выпадают взвеси, – удельный вес которыхбольше удельного веса воды. Отстойники рассчитывают по заданному расходу Q и времени отстаивания t, котороеопределяют на основании результатов опытов по отстаиванию данной илианалогичной сточной жидкости
Кроме этогобывают радиальные отстойники, в которых вода движется в радиальном направлении.Расчет отстойников для хозяйственно-фекальных вод выполняется с наибольшимприплывом сточных вод.
Отстойникимогут быть первичными и вторичными. Первичные отстойникиустанавливают перед сооружениями биологической очистки, а вторичные– устанавливают для вторичного просветления воды после сооружений биологическойочистки. После биофильтров вторичные отстойники одновременно являются иконтактными. Если местные условия позволяют выпускать сточные воды после первыхотстойников в водоемы, то в схеме механической очистки должно предусматриватьсяобеззараживание (хлорирование) в контактном резервуаре.
Осадок,полученный в первичных отстойниках, перегнивает, а затем его высушивают наспециально отведенных площадках и используют в качестве сельскохозяйственногоудобрения. Вертикальные отстойники могут быть прямоугольными или круглыми вплане.
Чаще всегоиспользуются круглые отстойники, которые представляют собойрезервуары со срезанным коническим днищем. В центре отстойника устанавливаетсятруба, по которой сточные воды поступают к нижней части отстойника. Попериферии отстойника устраивают сборные желоба. Осаждение суспензии вотстойнике осуществляется тогда, когда сточная вода отбивается от зонта ицентральной трубы и со скоростью 0,7 мм/сек поднимается вверх.Образовавшийся в отстойнике осадок удаляется иловой трубой под действием столбаводы.
Горизонтальные отстойники представляют собой резервуары, длина которых в 4–5 раз больше ихширины. Устраивают их преимущественно из железобетона, кирпича, камня и другихводостойких материалов. Резервуары имеют наклон в сторону приямка, которыйустраивают вначале отстойника (за потоком воды). Такая конструкция обеспечиваетнаиболее интенсивное осаждение суспензии.
Дляравномерного распределения потока сточных вод по ширине отстойника вначале и вконце его устраивают желоба. Для распределения жидкости по всей глубинеотстойника в начале на некоторую глубину устанавливается отбойная доска. Чтобыпредотвратить вынос на поверхность жидкости веществ, которые всплывают, в концеотстойника устанавливают плавающую доску.
В большихотстойниках для удаления осадка устанавливают механические скребки, с помощьюкоторых осадок подается в приямок, а оттуда удаляется иловой трубой. Радиальныеотстойники являются разновидностью горизонтальных. В плане они представляютсобой круглые железобетонные резервуары, в которых жидкость движется вгоризонтально-радиальном направлении от центра к периферии.
Водапоступает в центральную распределительную трубу, а собирается периферийнымлотком. В отстойниках данного типа хорошо объединяется смена рабочего сечения сдинамикой осаждения суспензии. Поперечное сечение отстойника от центральнойтрубы к периферийному лотку постепенно увеличивается.
Обычныйэффект осветления сточных вод в первичных отстойниках не более 60 %, авынос взвешенных частиц превышает 100–150 мг/л, что создает неблагоприятныеусловия для дальнейшей биологической очистки сточных вод. Для большейэффективности осветления сточных вод применяют взвешенные фильтры (аналогично сосветлением питьевой воды). В осветлителях со взвешенным фильтромосуществляется взаимная коагуляция взвешенных частиц или флокуляция.
Так как загрязненныесточные воды являются дисперсной системой, в которой крупные частицы всовокупности с мелкими ускоряют коагуляцию, задача состоит в том, чтобы создатьоптимальные условия для коагуляции сточных вод. Для этого выполняютпредварительную аэрацию сточных вод в аэраторах или в биокоагуляторах.
Аэраторы и биокоагуляторы – это сооружения, в которых осуществляются процессы безреагентнойкоагуляции и флокуляции примесей с чрезмерным илом при продувке воды сжатымвоздухом.
Аэраторы представляют собой прямоугольные резервуары с перегородками дляудлинения путей движения сточной воды. Аэраторы служат для повышения степениосветления сточных вод в отстойниках, для устранения из сточной воды жидкогожира и подготовки к биологической очистке стоков.
Аэрацияпредставляет собой продувание сточной воды воздухом на протяжении 10–30 минпри наличии активного ила со вторичных отстойников. Воздух подается снизу черезотверстия в трубах или через фильтры.
Биокоагулятор представляет собой вертикальный или горизонтальный отстойник скольцевой отстойной зоной и центральной камерой биокоагуляции, в которойосуществляется перемешивание и контакт излишнего активного ила со сточнымиводами. Чтобы снизить расход воздуха, в центральной камере биокоагуляции, вуглах, предусматривают четыре треугольные короба, а на глубине 2,5–3,0 мустанавливают горизонтальные короба с фильтрующими пластинами.
Смесь водыс излишками активного ила подают подводящим лотком в центральную трубу. Сточнуюводу вводят в биокоагулятор ниже фильтрующих пластин, чтобы избежать засоренияих крупными примесями. Концентрация подаваемого активного ила составляетприблизительно 7 г/л, а его количество должно составлять приблизительно 1 %от расхода сточных вод.
Кфильтрующим пластинам подводят сжатый воздух. При помощи сжатого воздухаперемешивают активный ил со сточными водами и поддерживают ил во взвешенномсостоянии. Интенсивность аэрации сохраняют в пределах 1,8–2,0 м2/час.
Жидкость, барбатированнаявоздухом, приобретает циркуляционное направление движения по четыремциркуляционным коробам, установленным в углах камеры биокоагуляции. Коробакороче стенок, которые отгораживают камеру биокоагуляции. В кольцевой отстойнойзоне биокоагулятора, между центральной камерой и наружными стенами, создаетсявзвешенный слой активного ила, уровень которого зависит от расхода сточных вод.
Взвешенныйслой благоприятствует коагуляции загрязнений, позволяет выровнять скоростьподъема воды в отстойной зоне и ликвидировать обычную для вертикальныхотстойников направленность вертикального потока жидкости. Профильтрованнаясквозь взвешенный слой вода переливается через периферийный водослив в сборныйлоток. Перед периферийным лотком устанавливают доску, которая препятствуетвыносу плавающих частиц. Уплотненный ил удаляется иловой трубой подгидростатическим давлением после открытия задвижки.
Механическуюочистку стоков просто необходимопроводить. Она медленно подготавливает стоки к последующей биологическойочистке. Если пренебречь столь важным и ответственным процессом, то вы рискуететем, что в процессе биологической очистки вы не добьетесь максимальногорезультата. Принцип механической очистки заключается в том, что на данном этапеиз стоков удаляются все твердые нерастворимые вещества и примеси, которые могутповредить дальнейшее очистное оборудование и сооружения.