Методы очистки сточных вод от взвешенных веществ

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

Процеживание сточной воды производят на решетках или сетках в зависимости от требуемой полноты выделения нерастворенных примесей. Решетки предназначаются для выделения из сточных вод крупных примесей и устанавливаются перед отстойниками.  Материал решеток выбирают с учетом величины рН сточных вод. Для выделения более мелких взвешенных веществ применяют сетки. Барабанные сетки представляют собой непрерывно действующий механизм в виде вращающегося барабана, на который натянута тонкая металлическая сетка. Рабочая сетка с размером ячеек 0,5X0,8 мм располагается между поддерживающими сетками, имеющими ячейки размером 10ХЮ мм- Скорость процеживания 40—50 м3/(м2-ч). Сетки погружены в воду на 4/s диаметра барабана. Уровень воды в камере принимается на 20 см ниже уровня воды в барабане. Очищаемая вода поступает внутрь барабана и процеживается через сетчатые элементы, наружу в камеру. Промывная вода под давлением не менее 0,15—0,2 МПа поступает в пластинчатые разбрызгиватели, расположенные над барабаном по его образующей. Расстояние от стенок камеры до поверхности барабана должно быть не менее 0,5—0,7 м, а от торцов барабана до стенок —не менее 0,7 м.

Барабан приводится во вращение электродвигателем через редуктор. Окружная скорость вращения 0,1—0,5 м/с. Потери напора на сетке допускаются  около 0,2 м. Расход воды на промывку барабанных сеток составляет около 1 % расхода обрабатываемой воды.

Барабанные  сетки чаще всего устанавливают для подготовки сточной воды перед подачей ее на фильтры.

Отстаивание. Для выделения из производственных сточных вод нерастворенных примесей применяют отстойники различных типов, чаще всего горизонтальные и радиальные с механизированным удалением осадка. По конструкции они мало отличаются от отстойников, применяемых при очистке бытовых сточных вод.

Рисунок 1 Отстойники

Отстойники  применяются как в качестве сооружений для очистки (осветления) сточных вод, используемых в системах оборотного водоснабжения, так и для предварительной обработки сточных вод перед их биологической очисткой.

При выборе типа и конструкции  отстойников для производственных сточных вод необходимо учитывать химические и физические свойства этих вод и содержащихся в них взвешенных веществ, а также влияние на состав сточных вод технологических условий производства и местных факторов. К числу основных показателей относятся: температура сточных вод, поступающих на осветление; концентрация взвешенных веществ и их физические свойства; крупность частиц и их плотность. степень агломерации взвешенных частиц, скорость осаждения или всплывания частиц (гидравлическая крупность); влажность осадка непосредственно после его выпадения; кинетика процесса уплотнения осадка под водой; плотность сухого остатка.

На основании этих показателей  и заданного эффекта осветления сточной воды определяют продолжительность  отстаивания и размеры отстойников. Отстойники могут быть в виде открытых или закрытых сооружений, что определяется климатическими условиями.

Отстойники рассчитывают на максимальный часовой приток сточных  вод, а при наличии усреднительных резервуаров — на усредненный  расход, на заданный эффект осветления сточной воды и по данным кинетики осаждения взвешенных частиц, устанавливаемой лабораторными исследованиями, с пересчетом на натурные условия.

Количество секций отстойников  должно быть не менее двух; пропускная способность каждой из них 0,5 расчетного расхода.

При простом отстаивании остаточное содержание взвешенных веществ может быть больше допустимого. В этом случае следует применять отстаивание с коагуляцией взвешенных частиц. С целью экономии реагентов может быть применено простое отстаивание в качестве первой ступени осветления воды.

Радиальный отстойник  предназначен для очистки (осветления) оборотной воды от механических примесей, уловленных ею в процессе очистки  от пыли доменного газа металлургических заводов (очищенный доменный газ  используется затем в качестве топлива). Оборотная вода в системе доменной газоочистки выполняет роль среды, поглощающей и транспортирующей механические примеси, а также охлаждает газ.

Отработавшая  горячая вода от газоочистных аппаратов  разводится по отстойникам. По лотку  или трубопроводу вода сверху входит в центральное водораспределительное устройство и затем, двигаясь по отстойнику к периферии, освобождается от взвешенных веществ. Осветленная вода собирается   периферийными лотками и затем трубопроводом отводится в камеру горячей воды насосной станции системы оборотного водоснабжения, откуда перекачивается на градирни для охлаждения. Выпавший осадок сгребается скребковой системой вращающейся фермы к центральному приямку, а из него откачивается шламовыми насосами на установку обезвоживания.

Содержание взвешенных частиц: в воде, поступающей в отстойник,— 1500 мг/л, в осветленной воде, выходящей из отстойника, — 150 мг/л. -Частота вращения скребковой фермы 180 мин-1, высота подъема скребковой фермы 0,2 м.

В водовоздушной эмульсии должно содержаться 1,5—2,5% воздуха. Продолжительность пребывания очищаемой сточной воды во флотационной камере — не менее 20 мин, в отстойной зоне — 25 мин. Содержание воды во всплывающей массе — не более 96—97%, а в массе, отстоявшейся в течение 12 ч, — около 90%.

Общую площадь отверстий в реактивном водораспределительном устройстве следует определять исходя из скорости течения 0,8—1 м/с. Диаметр каждого отверстия должен быть принят из условия незасоряемости — от 10 до 20 мм.

Эффект очистки сточных  вод составляет 70%, а в отдельных случаях — 80—90%.

Фильтрование сточных вод применяется для выделения из них тонко-диспергированных веществ (масел, смол, волокон, пыли и т. п.), удалить которые путем отстаивания не удается; при доочистке сточных вод после биологического или других способов обработки. После аэротенков фильтры предусматриваются для задержания тонкодисперсных частиц активного ила, сорбировавшего на своей поверхности органические загрязнения сточных вод.

В качестве фильтрующего материала  могут быть использованы кварцевый  песок, дробленый гравий, коксовая мелочь, а также все виды газифицируемого твердого топлива (бурый уголь, торф, древесина, горелые породы). Выбор материала производится в зависимости от вида сточных вод.

Рисунок 2. Фильтры

В практике применяют открытые (безнапорные) и закрытые (напорные) фильтры.

Высота слоя загрузки в открытых фильтрах находится  в пределах 1—2 м. Нижняя часть фильтра  загружается фракциями крупностью 50— 80 мм, верхняя — фракциями  крупностью 5—10 мм.

Закрытые фильтры чаще всего загружают песком крупностью 0,2— 2 мм. Высота слоя загрузки колеблется от 0,5 до 1 м; при загрузке гравийной мелочью диаметром 1—2 мм высота слоя увеличивается   до 1—1,5 м. Для загрузки фильтров применяется также коксовая мелочь диаметром 5—15 мм.

Скорость фильтрации зависит от вида и крупности фильтрующего материала и от вида и концентрации удаляемых веществ: в открытых фильтрах она ниже, чем в закрытых. От тех же факторов зависят и другие основные показатели работы фильтров: их грязеемкость, продолжительность фильтроцикла, потери напора и т. п.

Скорые фильтры применяются  двух типов: однослойные (с загрузкой, выполненной из однородного фильтрующего материала) и двухслойные (с загрузкой  из различных материалов) с подачей  воды сверху или снизу. Фильтры с  подачей воды снизу, как правило, применяются для производственных сточных вод.

Скоростной  контактный фильтр К Ф-5 может использоваться при реагентной очистке производственных сточных вод от грубодисперсных и коллоидных примесей .

Отличительной особенностью фильтра является наличие дырчатой водопроводящей (распределительной) системы, расположенной непосредственно над поверхностью загрузки. Распределительная система позволяет избежать предварительного хлопьеобразования над загрузкой и создать условия, необходимые для эффективной коагуляции примесей и продуктов гидролиза на поверхности зерен загрузки, что значительно увеличивает эффективность фильтрования.

Фильтр имеет 2—4 слоя, различных  по гранулометрическому составу  и кажущейся плотности; дренаж фильтра  выполнен из пористобетонных сборных плит.

Применять такие  фильтры рационально при концентрации взвешенных веществ в очищаемой  воде до 300—400 мг/л со скоростью фильтрования 12—20 м/ч. Пропускная способность фильтра 15 000 м3/ч, интенсивность промывки 0,014—0,016 м3/(м2-с), высота слоя загрузки 1,5— 2 м, предельный напор 2,5—3 м.

Двухслойные фильтры с  подачей воды сверху. Для очистки  некоторых видов производственных сточных вод, например вод нефтеперерабатывающих  заводов, можно рекомендовать использование  двухслойных фильтров с загрузкой песком и антрацитом. Верхние слои загрузки такого фильтра предусматриваются из более крупных зерен антрацита меньшей плотности, чем нижние кварцевые слои, в результате чего достигается увеличение грязеемкости двухслойных фильтров в 2—2,5 раза по сравнению с обычными скорыми фильтрами, На поверхности слоя крупнозернистой загрузки не образуется плотной пленки, и, таким образом, больший объем порового пространства фильтрующих слоев используется для задержания загрязнении. Скорость фильтрования на двухслойном фильтре выше, чем на скором фильтре, а продолжительность фильтроцикла больше.

Для загрузки двухслойного фильтра следует применять отсортированный  песок с размером зерен 0,5—1,2 мм и  коэффициентом неоднородности не более 2. Размер зерен антрацитовой крошки 0,8—1,8 мм. Если соотношение фракций песка и антрацита выбрано правильно, то при промывке не должно происходить перемешивания их на границе слоев.

Промывку двухслойных  фильтров производят током воды снизу  вверх с интенсивностью, обеспечивающей 50%-ное увеличение в объеме всего слоя загрузки. Расход промывной воды обычно не превосходит 2,5% объема отфильтрованной воды.

Для удаления слоя активного  ила, образующегося на поверхности  загрузки, и ее взрыхления перед  обычной промывкой автоматически включается механизм поверхностной промывки, разработанный в Мосводоканалниипроекте.

Конструкция фильтра мало отличается от конструкции однослойного песчаного фильтра с отводом  промывкой воды желобами.

При фильтрации снизу вверх  необходимо предусмотреть мероприятия по стабилизации скорости фильтрования. Колебания скорости не должны превышать 15%- Для промывки фильтров используется отфильтрованная или исходная вода при концентрации взвешенных частиц менее 20 мг/л. Интенсивность промывки кварцевых фильтров с подачей воды снизу 0,015—0,016 м3/(м2-с), с подачей сверху 0,016— 0,018 м3/(м2-с), а двухслойных —0,014—0,016 м3/(м2-с). Продолжительность промывки песчаных фильтров 6—8 мин, двухслойных—8—10 мин. В фильтрах с направлением фильтрации сверху вниз для лучшей отмывки от загрязнений следует применять устройства для гидравлического или механического взрыхления верхнего слоя загрузки.

Для фильтров с  направлением фильтрации снизу вверх  предусматривается водовоздушная  промывка: предварительная продувка воздухом в течение 1—2 мин с интенсивностью 0,018—0,2 м3/(м2-с) и последующая промывка водой в течение 8—10 мин   с интенсивностью   подачи воды 0,003—0,004 м3/(м2-с) или в течение 4—5 мин с интенсивностью подачи воды 0,006—0,007 мэ/ (м2 • с).

Продолжительность фильтроцикла песчаных фильтров с подачей воды сверху при исходной концентрации взвешенных частиц 15— 20 мг/л 12 ч и при 20—40 мг/л — 8 ч; с фильтрацией снизу в песчаных фильтрах и двухслойных — соответственно 24 и 16 ч. Для увеличения продолжительности фильтроцикла перед фильтрами устанавливаются барабанные сетки с размером ячеек 0,5X1 мм и скоростью процеживания 40—50 мэ/(м2-ч). При доочистке промышленных сточных вод продолжительность фильтроцикла устанавливается опытным путем.

Резервуары промывной  воды и грязных вод от промывки фильтров следует предусматривать вместимостью не менее чем на две промывки. Осадок из резервуаров грязных промывных вод направляется на обработку совместно с избыточным активным илом; отстоенная вода возвращается в аэротенки.

Общую  потерю  напора   в  фильтрах   следует  принимать  3—3,5  м. Высота слоя воды  над поверхностью загрузки в открытых фильтрах обычной конструкции  (с подачей сверху)  должна быть не менее 2 м; превышение  строительной  высоты  над  расчетным  уровнем  воды — не менее 0,5 м. Над уровнем воды в фильтрах  (при количестве их менее

шести)  необходимо предусматривать дополнительную высоту Ядоп. для приема воды при выключении фильтров на промывку:

Для предотвращения биологического обрастания загрузки фильтров необходимо предусматривать возможность их промывки через 2—3 мес. работы хлорированной водой с концентрацией хлора 0,2 г/л. Продолжительность контакта загрузки с хлорированной водой 24 ч. Хлорная вода после промывки фильтров должна направляться в контактные резервуары.

В состав станции очистки  с применением фильтров входят: возду-хоотделительный  резервуар, песчаные фильтры, резервуары для горячей, холодной и промывочной  вод, насосно-воздуходувная станция  и насосная станция для возврата фильтрованной воды в систему оборотного водоснабжения.

Выбор типа фильтра для  очистки производственных сточных  вод определяется многими факторами. К основным факторам относятся: количество фильтруемых сточных вод, концентрация загрязнений и степень их дисперсности, физико-химические свойства твердой и жидкой фаз фильтруемых вод, а также требуемая степень их очистки.

Микрофильтры  применяются для выделения из сточных вод взвешенных твердых  веществ и волокнистых примесей