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.