Гидромеханические методы очистки сточных вод

3. Гидромеханические методы очистки.

  3.1. Процеживание.

  Процеживание  осуществляется на решетках и ситах  и служит для извлечения крупных  отходов производства, которые могут  засорить трубы или каналы, а также  нарушить нормальную работу или вызвать  поломку движущихся частей оборудования.

  Решетки подразделяются на неподвижные, подвижные  и совмещенные с дробилками. Они  могут быть с механической или  ручной очисткой, устанавливаться вертикально  или под углом 60-75°. Решетки изготавливают  из металлических стержней различной  формы, чаще всего круглой или  прямоугольной. Зазоры между стержнями равны 15-20 мм, скорость движения воды в них 0,8-1,0 м/с. Решетки очищают граблями, которые могут быть установлены перед решеткой или за ней. Уловленные загрязнения измельчает в специальных дробилках и возвращают в поток воды перед решеткой (рисунок1).

  

  Рисунок 1 – Схема установки  решетки простейшего  типа 

  Трудность эксплуатации решеток заключается  в необходимости их непрерывной  очистки. Установка решеток под  углом к горизонту упрощает эту  работу. При количестве задерживаемых  отбросов более 0,1 м³/сут рекомендуется механизировать очистку решеток. Очистка решеток производится граблями, представляющими собой рейку с зубьями. Зубья входят в проборы между стержнями и при движении граблей перемещают уловленные загрязнения в верхнюю часть решетки, где съемник сбрасывает их или в емкости, или на транспортер.

  

  Рисунок 2 – Схема решеток  с механизированной очисткой

  1 – решетки; 2 –  бесконечная цепь; 3 – грабли. 

  В нашей стране наибольшее распространение  получили три типа конструкции решеток  с механизированной очисткой:

    решетки московского типа, в которых  очистка осуществляется граблями, движущимися перед решеткой по  направлению движения воды (рисунок  2,а);

  решетки ленинградского типа, в которых очистка  производится граблями, движущимися  за решеткой по направлению движения воды (рисунок 2,б);

  вертикальные  решетки, в которых очистка осуществляется граблями, движущимися также за решеткой по направлению движения воды (рисунок2,в).

  В технологическом отношении более  совершенными являются решетки двух последних типов. Расположение граблей  за решеткой по направлению движения воды исключает продавливание загрязнений  через проборы решеток в момент их снятия.

  В конструктивном отношении более  надежными являются вертикальные решетки, так как у них движущиеся части  исполнительных механизмов расположены  над водой.

  Если  применяются решетки с механизированной очисткой, то кроме рабочих устанавливают  резервные решетки: при одной  рабочей решетке – одну резервную  с ручной или механизированной очисткой; при двух и большем числе рабочих  решеток – одну резервную с  механизированной очисткой. Таким образом  обеспечивается бесперебойная очистка воды в случае ремонта одной из решеток.

  Уловленные  загрязнения подвергают дроблению  на специальных дробилках и возвращают в поток воды перед решетками  или после них. Для дробления  применяют молотковые дробилки. Основной рабочий орган их – пластичные молотки, шарнирно подвешенные к  валу. При вращении вала они располагаются  радиально. Дробление происходит при  взаимодействии молотков и гребенки, укрепленной на корпусе.

  Возможен  и иной способ обработки загрязнений. Их можно направлять на сбраживание  в метантанки или сжигать после обезвоживания.

  Решетки и дробилки размещают в специальном  здании (часто оно носит название «грабельной»).

  За  решетками (по направлению движения воды) поперек каналов располагают  транспортер для подачи загрязнений  к дробилке. Здания решеток оборудуют  приточно-вытяжной вентиляцией с  пятикратным обменом воздуха.

  Извлечение  из воды и последующее дробление  уловленных решетками загрязнений  существенно осложняет общую  схему очистки воды и ухудшает санитарные условия очистных станций. Эти недостатки устраняются при  применении решеток – дробилок.

  Решетки-дробилки представляют собой агрегат, совмещающий  функции решетки и дробилки. Дробилки измельчает отходы, не извлекая их из воды.

  Для удаления более мелких взвешенных веществ  применяют сита. Они могут быть барабанными, дисковыми и ленточными, а также плоскими подъемными.

  Барабанные  сита представляют собой вращающийся  сетчатый барабан, погруженный в  воду, сточная вода фильтруется через  его внешнюю или внутреннюю поверхность. Задержанные примеси смываются  с сетки водой и отводятся  в желоб.⁴

  В дисковых ситах сетка натягивается на диск, в них осуществляется лобовая  подача воды, параллельно оси вращения дисков. Ленточная сетка представляет собой непрерывное, шарнирно соединенное  из отдельных секций, проволочное  полотно, перекинутое через расположенные  один над другим два горизонтальных барабана. Плоская подъемная сетка  – это проволочное полотно, натянутое  на стальную раму.

  Сетки изготовляют из тонкой латунной, медной или из нержавеющей стали проволоки  диаметром от 0,2-0,4 им до 1-1,5 мм. Размеры  ячеек рабочих сеток 0,3-5 мм. Поддерживающие сетки делают из более толстой  проволоки диаметром 2-5 мм с размерами  ячеек 10-20 мм.

  Скорость  движения воды во вращающихся ситах 0,8 – 1,2 м/с, в плоских – 0,2 – 0,4 м/с. Эффективность очистки может  достигать 40-45 %. 

  3.2. Отстаивание

  Отстаивание применяют для выделения из сточных  вод твердых или жидких гетерогенных примесей под действием гравитационных сил. Для этого применяют различные сооружения: песколовки, отстойники, нефтеловушки, осветлители со слоем взвешенного осадка, илоуплотнители и др.

  Для предварительного выделения из воды тяжелых минеральных примесей и  частично органических с размерами  частиц 0,15-0,25 мм и гидравлической крупностью U₀ = 13-24 мм/с служат песколовки. В зависимости от направления основного потока жидкости их подразделяют на горизонтальные, вертикальные и с поступательно-вращательным (винтовым) движением воды.

  Песколовки  сооружают из сборных железобетонных элементов унифицированных размеров.

  Горизонтальные  песколовки бывают с прямолинейным  и круговым движением воды. Первые представляют собой прямоугольные в плане, вытянутые в длину резервуары. Вода подается через подводящий лоток с одной торцевой стенки и отводится через выходной лоток с другой. Осадок собирается в конический приямок, расположенный в передней части песколовки. Рабочая глубины таких песколовок 0,25 – 1 м, скорость движения воды в них 0,15-0,3 м/с. Вторые выполняется в виде круглого резервуара конической формы, вода подается в них периферийным лотком по касательной, совершает один оборот в горизонтальной плоскости и отводится. Осадок собирается в коническом днище. Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круглую форму, сточные воды в них движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с. Нижняя часть таких песколовок, где собирается осадок, коническая или пирамидальная.

  Песколовки  с винтовым движением воды бывают тангенциальными и аэрируемыми. В тангенциальных песколовках вода подается по касательной к цилиндрической части сооружения, что вызывает ее вращательное движение. Песок, содержащийся в воде, прижимается к стенкам  сооружения за счет центробежной силы, сползает по ним и по стенкам нижней конической части вниз. Осветленная  вода отводится из центральной части  песколовки. В таких песколовках  задерживается до 90% песка.

  Аэрируемые  песколовки представляют собой прямоугольные  или круглые резервуары, в которые  осуществляется подача воздуха. Воздух способствует вращению воды и тем самым повышению эффекта осаждения. Он подается аэраторами из дырчатых труб с отверстиями 3 – 5 мм.

  В них песок отмывается от органических примесей, что способствует его более  эффективной утилизации.

  Песколовки  делают состоящими из нескольких отделений, включением или отключением которых  можно регулировать скорость движения воды. Тип и конструкцию песколовки выбирают в зависимости от количества и состава сточных вод.

  Отстойники  являются основными сооружениями механической очистки и используются для удаления оседающих или всплывающих примесей сточных вод, главным образом, органических.

  Конструкции различных типов отстойников  приведены на рисунке 3.

  

 

  Рисунок 3 – Отстойники

  а-горизонтальный: 1 – входной лоток; 2 – отстойная камера; 3 – выходной лоток;     4 – приямок;

  б – вертикальный: 1 – цилиндрическая  часть; 2 – центральная  труба; 3 – желоб;       4 – коническая часть;

  в-радиальный: 1 –  корпус; 2 – желоб; 3 – распределительное  устройство;                       4 – ускорительная камера; 5 – скребковый механизм;

    г -с отстаиванием  в тонком слое: 1 – корпус; 2 – пластины; 3 – шламоприемник. 

  В зависимости от направления движения воды различают три основных конструктивных типа отстойника – вертикальные, горизонтальные и радиальные. К отстойникам относятся  также осветлители, где одновременно с отстаиванием сточная вода фильтруется  через слой взвешенного осадка, и  комбинированные сооружения – осветлители-перегниватели, двухъярусные отстойники, в которых наряду с осветлением воды осуществляется сбраживание и уплотнение выпавшего осадка.

  Горизонтальные  отстойники представляют собой прямоугольные  резервуары, имеющие два или более  одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому со скоростью 5-10 м/с. Применяют  их при производительности ≥15000 м³/сут. Эффективность отстаивания достигает 60%.

  Вертикальный  отстойник – это цилиндрический или квадратный в плане резервуар  с коническим или пирамидальным  днищем.

  Сточную воду подводят по центральной трубе, далее вода движется снизу вверх  к периферийному водосборному лотку  со скоростью 0,2-0,7 мм/с. Применяют их при производительности ≤ 20000 м³/сут. Эффективность очистки на 10-20 % ниже, чем в горизонтальных.

  Радиальные  отстойники представляют собой круглые  в плане резервуары. Вода в них движется от центра к периферии с уменьшающейся скоростью, на середине радиуса скорость равна 5-10 мм/с. Такие отстойники применяют при производительности ≥ 20000 м³/сут. Эффективность осаждения 60 %.

  Отстойники  всех конструкций изготовляют из сборного или монолитного железобетона, продолжительность очистки 1-3 ч. Повысить эффективность отстаивания можно путем увеличения скорости осаждения за счет укрупнения размеров частиц коагуляцией и флокуляцией или уменьшением вязкости жидкости путем нагревания. Кроме того можно увеличить площадь отстаивания и проводить процесс осаждения в тонком слое жидкости, используя трубчатые и пластинчатые отстойники или тонкослойные элементы, помещаемые в отстойники любых конструкций. При малой глубина отстаивании процесс протекает за короткое время (4-10 мин), что позволяет либо уменьшить размеры отстойников, либо повысить эффективность очистки на 25-30 % по сравнению с обычно применяемыми отстойниками.

  Осветлители применяют для очистки природных  вод и предварительного осветления сточных вод некоторых производств. В воду перед подачей на очистку  подают коагулянт.

  Принципиальная  схема осветлителя показана на рисунке 4.

                     Рисунок 4 – Блок осветлителя

       1 – осветлитель; 2 – желоб; 3 – осадкоуплотнитель 

  Вода  с коагулянтом поступает в  нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и увлекаемые ими частицы взвеси поднимаются восходящим потоком  воды до тех пор, пока скорость выпадения  не станет равной скорости восходящего  потока (сечение 1-1). Выше этого сечения  образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная  вода. Осадок перетекает в осадкоуплотнителе, где уплотняется, осветленная вода отводится через желоб.