Лекция 9 (2ч)

Механическая(гидромеханическая очистка).

Классификация методов очистки

Механические (гидромеханические) методы очистки

Классификация методов очистки

Методы обработки и очистки сточных вод

Лекция 8 (2ч).

а) решетки, сита, песколовки;

б) отстойники

в) ловушки для жира, нефти и гидрофобных загрязнений.

г) гидроциклоны, центрифуги, фильтры.

Под обработ­кой сточных вод понимают воздействие на них с целью обеспечения не­обходимых свойств и состава. Очистка сточных вод — это обработка воды с целью разрушения или удаления из них определенных веществ.

Очистку и обработку сточных вод производят гидромеханическими, физико-химическими, химическими, электрохимическими, биологиче­скими, термическими методами. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, их физико-химических свойств, концентрации веществ, расхо­да сточных вод и необходимой степени очистки.

Классификация методов очистки сточных вод можно представить следующей схемой: (рис).

Рис. Классификация методов очистки и обработки сточных вод

а) решетки, сита, песколовки;

Гидромеханическую очистку применя­ют для удаления из производственных сточных вод нерастворимых при­месей. Основными процессами гидромеханической очистки являются:

• процеживание сточной жидкости на решетках и сетках для выделе-­
ния крупных примесей и посторонних предметов;

• улавливание в песколовках тяжелых примесей, проходящих через
решетки и сетки;

• отстаивание воды для удаления нерастворяющихся тонущих и пла-­
вающих органических и неорганических примесей, не задерживае­-
мых решетками и песколовками;

• удаление твердых взвешенных частиц в гидроциклонах;

• фильтрование через различные фильтры для улавливания тонко­-
дисперсных взвесей.

Тот или иной процесс механической очистки или их комбинацию при­меняют в зависимости от свойств примесей и необходимой степени их выделения.

Процеживание сточных вод осуществляется главным образом для за­щиты очистных сооружений от засорения и поломки движущихся частей оборудования. Для этого применяют решетки из металлических прутков с углом наклона к горизонту 60 - 75°. Решетки бывают подвижными и не­подвижными. Наибольшее распространение получили неподвижные ре­шетки. Скорость сточных вод между прутками принимается равной 0,8 - 1 м/с.

Для удаления более мелких взвешенных частиц используются сита, которые могут быть двух типов: барабанные или дисковые. Барабанные сита представляют собой сетчатый барабан с отверстиями диаметром 0,5 - 1 см. При вращении барабана сточные воды процеживаются через отверстия и освобождаются от твердых примесей, которые смываются с сетки водой и отводятся в желоб.

Рис. Принципиальная схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды: 1 - привод скребкового механизма; 2 - скребковый механизм; 3 ~ сточная во­да; 4 - осевший песок; 5 - приемный бункер для песка; 6 - приемник грязево­го насоса

Очищаемая сточная вода движется слева направо с определенной ско­ростью, а выпадающий песок подвигается скребковым механизмом 2 к приемному бункеру 5, откуда время от времени удаляется грязевым насо­сом через приемник. Для обеспечения бесперебойной работы песколовку делают из нескольких отдельных секций.

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

б) отстойники

Отстойники применяются для выделения из сточных вод грубодис-персных примесей. Когда плотность примесей выше плотности воды, применяют собственно отстойники, если ниже - отстойники-ловушки. Продолжительность отстаивания зависит от состава сточных вод, т. е. от содержания нерастворимых примесей, и составляет в среднем 1,5 - 2ч, иногда до 8 ч.

Различают отстойники периодического и непрерывного действия. По направлению движения воды они делятся на горизонтальные, вертикаль­ные и радиальные.

На рис. показан горизонтальный отстойник, который представ­ляет собой прямоугольный резервуар, имеющий два или более одновре­менно работающих отделения. Вода движется от одного конца отстойника к другому. Глубина отстойника Я = 1,5 - 4 м, длина (8 - 12) Я, ширина 3 -6 м. Равномерное распределение сточной воды достигается с помощью поперечного лотка. Горизонтальные отстойники рекомендуется приме­нять при расходах сточных вод свыше 15 000 м³/сут. Эффективность от­стаивания воды достигает 60 %.

Схема вертикального от­стойника представлена на рис. Очищаемая вода по­ дается через центральную трубу 1 в отстойную часть 3, ударяется в отражатель 4, изменяет свое направление сначала на горизональное, а затем на вертикальное восходящее, при котором примеси оседают в иловый колодец 5. Осевший ил удаляют через илопровод 6. Осветленная вода переливается через круговой водослив 2 и затем в сборный лоток. Преимуществом вертикального отстойника является простота удаления осадка, недостатком – большая глубина, затрудняющая их строительство особенно в плотных грунтах. Эффективность осаждения в вертикальных отстойниках на 10 - 20 % ни­же, чем в горизонтальных.

Рис. Схема горизонтального отстойника:

1 - входной лоток; 2 - отстойная камера; 3 - выходной лоток;

4 - приямок

Рис. Принципиальная схема вертикального отстойника

1-центральная труба;2-круговой водослив; 3- отстойная часть; 4- отражатель; 5- иловый колодец; 6-илопровод.

В настоящее время большое распространение получили радиальные отстойники, схема которых показана на рис.

Радиальный отстойник представляет собой круглый бассейн из желе­зобетона диаметром 50 м. Очищаемая от загрязнений вода подается через центральную распределительную трубу 3 и движется от центра к пери­ферии с постоянно уменьшающейся скоростью, при этом скорость осаж­дения осадка остается постоянной во все время осаждения. Осветленная вода попадает в круговой водослив 2 у краев бассейна и оттуда по лотку подается к месту назначения. Выпавший осадок с помощью скребков 7, закрепленных на металлических фермах 6, сдвигается к центрально рас­положенному приямку 9.

Рис. Принципиальная схема радиального отстойника:

1 - железобетонный бассейн; 2 - круговой водослив; 3 - центральная распределительная труба; 4 - приводной механизм; 5 - площадка для обслуживающего персонала; 6 - ферма; 7 - скребки; 8 - труба илососа; 9 - приямок

Если диаметр отстойника превышает 24 м, то ферма опирается концами на тележки, движущиеся по круговому рель­су, уложенному на борту отстойника. Такие отстойники применяются для очистки больших количеств сточных вод - свыше 20 000 м³/сут. Од­ним из недостатков радиальных отстойников является наличие ферм со скребками, работающих под водой и недоступных для постоянного над­зора.

Для повышения скорости отстаивания примесей можно увеличить площадь отстаи­вания и тогда проводить процесс осаждения в тонком слое жидкости. При этом используются трубчатые и пластинчатые отстойники. Схема трубчатого отстойни­ка приведена на рис.

Рис. Схема трубчатого отстойника

Рабочими элементами в отстойниках являются пакеты трубок диаметром 25 - 50 мм или ряды па­раллельно установленных пластин. Для успешного проведения отстаива­ния необходимо равномерное распределение воды по рабочим элементам и ламинарный режим ее движения. Эти отстойники могут использоваться для осветления сточных вод с небольшим содержанием взвешенных ве­ществ при расходах 100 - 10 000 м³/сут. Они достаточно компактны и хо­рошо вписываются в технологические схемы очистки сточных вод. Эф­фективность очистки в таких отстойниках 80 - 85 %.

в) ловушки для жира, нефти и гидрофобных загрязнений.

Нефтепродукты, масла, смолы и другие вещества, обладающие мень­шей плотностью, чем вода, удаляются из сточных вод в ловушках, масло­уловителях, смолоотстойниках. Схема нефтеловушки показана на рис. 4.38.

Нефтеловушка представляет собой прямоугольный железобетонный отстойник, разделенный на несколько секций, работающих независимо друг от друга. Глубина нефтеловушки -2м, ширина секции 3 - 6 м, длина

Рис. Принципиальная схема нефтеловушки:

1 ~ вход Сточных вод; 2 - устройство для удаления осадка; 3 - слой нефтепродуктов на поверх­ности воды; 4 - нефтесборная труба; 5 - нефтеудерживающая перегородка, 6 - слив очищенной воды; 7 - скребковый механизм; 8 - приямок для осадка

определяется расчетом при условии, что средняя продолжительность от­стаивания составляет около 2 ч. Загрязненная вода через строго горизон­тальный водослив поступает в отстойную камеру ловушки. Вследствие разности плотностей воды, нефтепродуктов и оставшихся в сточной воде твердых механических примесей происходит их разделение; нефтепро­дукты всплывают на поверхность, примеси оседают на дно, вода стекает из ловушки. Скопившиеся на поверхности воды нефтепродукты улавли­ваются поворачивающейся горизонтально нефтесборной трубой с про­дольной щелью. При необходимости удаления скопившейся нефти кром­ку щели устанавливают на уровне горизонта воды вращением штурвала, закрепленного на конце трубы. Собранные нефтепродукты направляются в резервуары для отделения воды и используются по назначению. Осадок. из приямка откачивают на иловые площадки, где его подсушивают, а за­тем вывозят на свалку. В ловушках предусмотрен такой же, как в песко­ловках, скребковый механизм с деревянными лопатками, передвигающи­ми осадок к приямку, а нефтепродукты - к нефтесбросной трубе.

Для защиты от атмосферных осадков и улучшения условий эксплуата­ции нефтеловушки накрываются съемными плитами. Зимой в нефтело­вушки подают пар для подогрева верхнего слоя жидкости.

Имеются нефтеловушки автоматизированные с электропневматиче­скими устройствами КЭП-12У. По мере накопления определенного слоя нефти датчики, реагирующие на границу раздела фазы нефть - вода, при­водят в действие поворотные нефтесборные трубы, и накопившийся про­дукт удаляется; таким же образом автоматизируется удаление осадка из приямков.

Скорость всплывания частиц нефти зависит от многих факторов, она увеличивается с укрупнением нефтяных частиц и замедляется при образо­вании эмульсии. Обычно в нефтеловушках задерживается 60 - 70 % со­держащейся в сточных водах нефти, и в воде, выходящей из ловушки, ос­тается около 100 мг/л. Эффективность работы ловушек зависит в большей степени от качества их обслуживания.

В ряде случаев в промышленности сохранились пруды-осветлители для доочистки путем отстаивания сточной и оборотной воды. Они пред­ставляют собой водоем, в котором вода протекает с очень малой скоро­стью. Считается, что для очистки I м³/ч оборотной воды нужна активная поверхность воды около 7 - 10 м² глубиной не менее 1 м до уровня осад­ка. Отстоявшуюся нефть удаляют с помощью шарнирных труб или дру­гими способами. Большую сложность в данном случае представляет очи­стка прудов от осадков. В новые проекты очистных сооружений пруды-отстойники не включаются.

г) гидроциклоны, центрифуги, фильтры.

Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводится в гидроциклонах и центрифугах. Для очистки сточных вод, как правило, используют напорные и открытые гидроциклоны.

Рис. Принципиальная схема напорного гидроциклона

1. цилиндрическая часть гидроциклона; 2. патрубок подающий; 3.спуск для шлама;

4. выпускной патрубок

Напорные гидроциклоны применяют для осаждения твердых примесей, а открытые для удаления осаждающихся и всплывающих. Гидроциклоны просты по устройству, компактны, легко обслуживаются, имеют высокую производительность и небольшую стоимость.

Схема напорного гидроциклона показана на рис. Очищаемая вода подается по патрубку 2 в цилиндрическую часть гидроциклона 1 со скоростью 20 м/с и движется вдоль стенок по спирали вниз; в конической части циклона она повора­чивается к вертикальной оси аппарата и по внутренней спирали поднимается вверх к выходному патрубку 4. Под действием центробежной силы взвешенные в жид­кости частицы выпадают и через спуск для шлама 3 удаляются из системы.

Для уве­личения пропускной способности устанавливают группу из параллельно включенных гидроциклонов, а для увеличения степени очистки группу последовательно включенных аппа­ратов. Гидроциклоны могут использоваться также для уплотнения шлама путем удаления из него части воды. Эффективность очистки гидроциклонами составляет около 70 %.

Недостатком напорных циклонов является значительный расход элек­троэнергии для создания необходимого напора и быстрое изнашивание аппаратов.

Фильтры применяют для очистки сточных вод от мелкодисперсных примесей, которые не улавливаются другими методами гидромеханиче­ской очистки. Фильтры можно применять либо как самостоятельные очи­стные сооружения, либо как вторую ступень очистки после отстойников, ловушек, гидроциклонов. Процесс фильтрования заключается в том, что сточная вода проходит через пористую среду, находящуюся в фильтрах, при этом взвешенные вещества задерживаются на поверхности и в толще фильтрующего материала. Выбор фильтрующего материала чаще всего зависит от свойств сточной воды, температуры, давления, создаваемого фильтруемой водой, и конструкции фильтра. В качестве таких материалов чаще всего применяют кварцевый песок с зерном диаметром 0,5 -2,00 мм. Используются также металлические перфорированные листы и сетки из кислотостойкой стали, разнообразные тканевые и керамические перегородки.

Широко используются безнапорные открытые фильтры, в которых
фильтрующим материалом служит кварцевый песок. Высота слоя песка
обычно 0,5 -- 1,0м. Схема устройства такого фильтра показана на
рис. Очищаемая вода вводится в фильтр по лотку 1 на фильтрующий
материал 4, расположенный на дренажном основании 8 с отверстиями для
прохода воды. Проходя через фильтрующий слой, вода очищается, посту­
пает в подфильтровое пространство 7 и удаляется из фильтра по трубе 6.
В процессе работы уровень очищаемой воды поддерживается постоян­
ным. После некоторого времени работы, определенного регламентом,
фильтрующий материал промывают от накопившихся загрязнений обрат­
ным током воды. Для этого подачу сточной воды в фильтр отключают ре­
гулирующим шибером 2, по трубопроводу 5 подают промывную воду,
иногда горячую. Промывка фильтра также может быть водовоздушной.
При этом вода и воздух, проходя через фильтрующий материал, отмыва­
ют его от загрязнений. Грязная вода после промывки фильтра через жело­
ба 3 отводится на очистные сооружения или на иловые площадки. При
правильной эксплуатации фильтра концентрация нефтепродуктов в очи­
щенной воде не превышает 10-15 мг/л.