Гидромеханические методы очистки сточных вод

  Конструкции осветлителей весьма разнообразны и  отличаются по форме рабочей камеры, по наличию или отсутствию дырчатого  днища под слоем взвешенного  осадка, по способу удаления избыточного  осадка, по конструкции и месторасположению  осадкоуплотнителей.

  Процесс отстаивания используют для очистки  производственных сточных вод от нефти, масел, смол, жиров и др. Очистка  от всплывающих примесей аналогична оснащению твердых частиц, только плотность всплывающих частиц меньше, чем плотность воды, и они выделяются на ее поверхности. Сооружения для улавливания, всплывающих веществ называются в зависимости от выполняемой  ими функции – нефтеловушки, жироловушки, смолоуловители и т.п.

  Самыми  распространенными сооружениями по улавливанию всплывающих загрязнений  являются нефтеловушки. По конструкции  они бывают горизонтальными, радиальными, тонкослойными и аналогичны соответствующим  типам отстойников. В них только предусматриваются устройства для  сбора всплывающих нефтепродуктов. Глубина нефтеловушки колеблется от 2 до 3,5 м в зависимости от конструкции, слой всплывших нефтепродуктов составляет 0,1 м. Скорости движения воды 3-10 мм/с. Скорость всплывания частиц зависит от их размеров и изменяется от 0,4-0,6 мм/с до 1-4 мм/с. В нефтеловушках удаляется до 96-98 % грубодиспергированной нефти, средняя эффективность их составляет 60-75 %. 

  3.3. Центрифугирование

  Интенсификация  процессов осаждения взвешенных частиц из сточных вод осуществляют воздействием на них центробежных и  центростремительных сил в гидроциклонах  и центрифугах. Используют низконапорные (открытые) и напорные (закрытые) гидроциклоны.

  Схема их приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Гидроциклоны

а – напорный; б- безнапорный

1 – корпус; 2 – кольцевой  лоток; 3 – диафрагма. 

  Гидроциклоны  представляют собой цилиндрические аппараты с нижней комической частью. Сточная вода поддается тангенциально. При вращении жидкости под действием  центробежной силы внутри гидроциклона образуется ряд потоков. Примеси  отбрасываются к стенкам гидроциклона, и собирается в нижней части, осветленная  вода поднимается вверх около  оси аппарата. Эффективность гидроциклонов  около 70 %.

  Напорные  гидроциклоны изготавливают диаметром 10 – 700мм, высота цилиндрической части  равна диаметру аппарата. Скорость потока на входе в гидроциклон  достигает 20 м/с, давление 0,15 – 0,4 МПа.

  Открытые  гидроциклоны имеют большую производительность и меньшее гидравлическое сопротивление, чем напорные. Скорость потока на входе 0,1-3 м/с. Диаметр аппарата 2 – 10 м. Разработаны  различные конструкции открытых гидроциклонов: без внутренних устройств, с диафрагмой и цилиндрической перегородкой, многоярусные. В них можно удалить  не только осаждающиеся, но и всплывающие  примеси.

  Для удаления осадков из сточных вод  могут быть использованы фильтрующие  и отстойные центрифуги. Центробежное фильтрование достигается выпадением суспензии в перфорированном  барабане, обтянутом сеткой или фильтровальной тканью. Осадок остается на стенках  барабана и его удаляют ножом. Из отстойных центрифуг в системах очистки сточных вод наибольшее распространение получили горизонтальные центрифуги типа ОГШ. 

  3.4.Фильтрование

  Фильтрование  применяют для выделения из сточных  вод тонкодиспергированных твердых  или жидких веществ, удаление которых  отстаиванием затруднительно. Сущность метода заключается в пропуске жидкости через фильтрующий материал, проницаемый  для жидкости и непроницаемый  для гетерогенных примесей. Процесс  идет под действием гидростатического  давления столба жидкости над фильтрующей  перегородкой, повышенного давления до перегородки или вакуума после  перегородки, т.е. движущей силой процесса является разность давлении до и после  фильтрующей перегородки.

  Фильтрование  в большинстве случаев является последним этапом осветления воды и  производится после ее предварительной  очистки в отстойниках, осветлителях или других сооружениях. Кроме того фильтрование используется для глубокой очистки городских и производственных сточных вод, прошедших биологическую, химическую или физико-химическую очистку.

  В процессах очистки сточных вод, как правило, приходится иметь дело с большим количеством воды с  малым содержанием примесей, поэтому  применяют фильтры, для работы которых не требуется высоких давлений. Используют фильтры с фильтрующим зернистым слоем и с сетчатыми элементами (микрофильтры).

  Зернистые фильтры делятся на медленные  и скорые в зависимости от механизма  задержания частиц фильтрующим слоем  и скорости фильтрования. В первом случае фильтрование осуществляется через  пленку осадка загрязнений, образующуюся на поверхности фильтрующего слоя. Во втором случае фильтрование происходит в толще слоя загрузки, где частицы  загрязнений удерживаются на зернах фильтрующего материала силами прилипания (молекулярными, электростатическими, адсорбции), Прилипшие частицы под  влиянием движущегося потока воды могут  срываться с поверхности фильтрующего материала. Вода осветляется до тех  пор, пока силы отрыва частичек не начинают превалировать над силами прилипания.

  Медленные фильтры, имеющие малую скорость (0,1-0,3 м/ч) и большие площади фильтрования, практически вытеснены из практики водоочистки. На скорых фильтрах в фильтруемую  воду подается коагулянт, что способствует задержанию взвесей всей толщей фильтрующей  загрузки.

  Скорые  фильтры, работавшие при скоростях  фильтрования 5-16 м/ ч, могут быть открытыми (безнапорными) и закрытыми (напорными). Они также различаются по количеству слоев загрузки на одно- и многослойные, по направлению фильтрующего потока, по крупности фильтрующего материала  и др.

  Схемы скорых напорного и безнапорного фильтров приведены на рисунке 6.

  Рисунок 6 – Фильтры

  а – открытый; б  – напорный

  1 – дренажное устройство; 2 – поддерживаемый  гравийный слой; 3 – фильтрующий  слой 

  Открытые  фильтры устраивают чаще всего в  виде прямоугольных в плане железобетонных резервуаров. В качестве загрузки применяют  кварцевый песок, антрацит, керамзит, гранитный щебень, можно использовать отходы производства – золу, шлак и  т.п. Вода может фильтроваться сверху вниз или снизу вверх, промывка осуществляется только подачей воды снизу, по мере загрязнения загрузки, при достижении потери напора в фильтре 3-3,5 м скорые безнапорные фильтры останавливают  на промывку (1-2 раза в сутки). Промывку осуществляют фильтрованной водой  или водой с воздухом интенсивностью 12 -18 л/(м²с).

  Скорые  напорные фильтры представляют собой  закрытые вертикальные или горизонтальные резервуары со сферическими днищами, рассчитанные на рабочее давление до 0,6 МПа. Они  осветляют воду после обработки  ее коагулянтами без предварительного отстаивания. Высота слоя загрузки в  них 0,5-1 м. Напорные поддерживающие слои в них, как правило, не устраиваются. Напор в таких фильтрах создается  насосами, предельные потери напора в  закрытых фильтрах, когда их останавливают  на промывку, составляют 6 -8 м.

  Существует  много других конструкций фильтров, используемых для очистки воды. Сверхскорые  напорные фильтры, работающие при скоростях  фильтрования 50-100 м/ч, позволяют очищать  воду для технических целей. Двухпоточные фильтры фильтруют воду с большими скоростями и, следовательно, имеют  большую производительность. Своеобразной разновидностью скорых безнапорных  фильтров, работающих по принципу пропуска воды с добавлением коагулянта в  направлении убывания крупности  зерен в загрузки, являются контактные осветлители. Фильтры с плавающей  загрузкой из полимерных материалов позволяют очищать воду от нефтепродуктов и других эмульгированных веществ. Магнитные фильтры применяются  для удаления из жидкостей мелких ферромагнитных частиц.⁵ 

  Заключение.

  Существование человечества без пресной воды невозможно. Поэтому в последние годы вопрос о чистоте воды и воздуха ставится на многих всемирных форумах. Эта  проблема возникла в связи с огромными  масштабами промышленного, сельскохозяйственного  и коммунального использования  вод. В настоящее время во многих районах земного шара ощущается  острый водный голод. Использование  пресной воды в таких огромных масштабах приводит к изменению  физико-химического состава воды. Для уменьшения вредного влияния  промышленного и сельскохозяйственного  использования воды на экологию земного  шара необходима более глубокая очистка  сточных вод.

  В России широко осуществляются мероприятия  по охране окружающей среды, в частности  по очистке производственных сточных  вод.

  Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение  новых технологических процессов  производства, переход на замкнутые  циклы водоснабжения, где очищенные  сточные воды не сбрасываются, а  многократно используются в технологических  процессах. Замкнутые циклы промышленного  водоснабжения дадут возможность  полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные  водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

  В химической промышленности намечено более  широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических  процессов, дающих наибольший экологический  эффект. Большое внимание уделяется  повышению эффективности очистки  производственных сточных вод.

  Таким образом, охрана и рациональное использование  водных ресурсов - это одно из звеньев  комплексной мировой проблемы охраны природы.

   Список литературы.

1. Гавич И.К. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения.- М.: Агропромиздат, 1985. - 217с.
2. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. «Методы очистки производственных сточных вод» М.: Стройиздат, 1987. - 253с.
3. Яковлев С.В., Корелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. «Очистка производственных сточных вод». – М.: Стройиздат, 1985. – 336 с.
4. .Челноков А.А, Ющенко Л.Ф. «Основы промышленной экологии». М.: «Вышэйшая школа» 2001. – 321с.