Методы очистки сточных вод

1. Физические методы очистки

Использование физических методов приводит лишь к изменению формы, размеров, агрегатного состояния, количественного соотношения и других физических свойств фаз, составляющих очищаемые системы. При этом в последних не исчезают прежние и не возникают какие-либо новые вещества.

В системах, подвергаемых физическим методам очистки, наиболее распространены загрязнители производственных и бытовых сточных вод в виде нерастворимых примесей (взвешенных веществ). Вы­деленные из воды в виде осадка, они представляют сильно обводнен­ную массу с плотностью в десятки раз меньшей, чем первоначальная.

По степени дисперсности взвешенные вещества, подразделяют на грубодисперсные (10^-3 см и более), микрогетерогенные (10^-3-10^-4 см), коллоидные (10^-5-10^-7 см). Части­цы коллоидных размеров могут находиться в состоянии кинетической устойчивости (во взвешенном состоянии) продолжительное время, а более крупные под действием гравитационных сил оседают или всплы­вают. Это их свойство лежит в основе многих методов физической очистки сточных вод.

Физические методы разделяют на методы процеживания, отстаивания, центрифугирования, фильтрации. В качестве основного оборудования в них применяют различные модификации решеток, сит, отстойников, центрифуг, гидроциклонов и фильтров.

Процеживание

Процеживание — первичная стадия очистки сточных вод, предна­значенная для выделения наиболее крупных (до 150 мм) нераствори­мых примесей, а также более мелких волокнистых загрязнений. Процеживание осуществляют, используя решетки и волокноуловители.

Решетки изготовляют из металлических стержней с зазором между ними 5-25мм, устанавливаемых в коллекторах вертикально или под углом 60-70° к горизонту. Скорость стока даже при его максимальном расходе не должна превышать в зазоре 0,8-1,0 м/с, что обеспечивает минимальные потери напора на решетке.

При эксплуатации решетки должны непрерывно очищаться, что де­лают, как правило, с помощью механических, вертикальных или пово­ротных, грабель.

Не задерживаемые решетками грубодисперсные загрязняющие ве­щества удаляют, процеживая сточные воды через сетчатые барабан­ные фильтры, которые условно подразделяют на барабанные сетки (для задержания грубодисперсных примесей на металлических сетках с ячейками 0,5-0,8 мм) и микрофильтры (для удаления тонких взвесей, размер ячеек микрофильт­ров равен 20-40 мкм, их материал — металл или пластик).

Отстаивание

Методы отстаивания используют для осаждения взвешенных в воде частиц относящихся по размерам к грубодисперсным (крупнее 10^-3 см). От­стаивание происходит под действием силы тяжести и, при соблюдении некоторых условий для сферических частиц диаметром d, подчиняется закону Стокса:

где v₀ — скорость осаждения; р — плотность осаждающихся частиц; р₀ — плотность жидкости; g — ускорение свободного падения; η — коэффициент динамической вязкости.

При р больше, чем р₀, примесная частица осядет, при р меньше р₀ она всплывет на поверхность жидкости.

Формула Стокса выведена в предположении свободного осаждения в ламинарном потоке жидкости частиц диаметром менее 1 мм, не взаимодействующих друг с другом.

Рассматриваемый метод очистки сточных вод реализуют в двух ти­пах аппаратов: песколовках и отстойниках.

Основное назначение песколовок — задерживать минеральные взвеси крупностью более 0,2 мм. Их применяют для выделения из стоков частиц песка (литейные цехи), окалины (кузнечно-прессовое и прокатное производство), нефтесодержащих загрязнений и т.д.

В горизонтальной песколовке с прямолинейнымдвижением сточной воды (рис.) последняя поступает в песколовку 2 через входной патрубок 1.

Оседающие твердые частицы скапливаются в шламосборнике 3 и на дне песколовки, а очищенная сточная вода через выход­ной патрубок 4 направляется для дальнейшей обработки. Продолжи­тельность продвижения воды от входного до выходного патрубка при ее скорости 0,15-0,30 м/с и толщине слоя около 2 м равна обычно 30-100 с. Пропускная способность этих песколовок 70-280 тыс. м³ /сут.

В вертикальных песколовках (рис. ) вертикальная составляю­щая скорости движения воды невелика (0,03-0,04 м/с) при продол­жительности пребывания стоков порядка 120 с и высоте слоя воды около 5 м.

Рис. 4.6. Схема вертикальной песколовки

Отстойники используют для выделения из сточных вод твердых частиц размером менее 0,25 мм. По конструкции резер­вуара различают горизонталь­ные и вертикальные отстой­ники.

Горизонтальные отстойники применяют при количестве стоков 125-130 м³ /ч.

Вертикальные отстойники имеют в плане круглую (с! — 5-10 м) или квадратную (до 14 х 14 м) формы с общей строи­тельной высотой 5-9 м, разбиваемой на цилиндрическую и коническую части примерно в равном отношении. Угол наклона конических стенок составляет обычно 45-60°, что обеспечивает сползание по ним накап­ливаемого осадка.

Схема вертикального отстойника с периферийным впуском воды представлена на рис. 4.10. Неочищенная сточная вода поступает по трубопроводу 5 в кольцевую зону, образованную цилинд­рической перегородкой 2 и корпусом 6 отстойника. В процессе вертикального дви­жения сточная вода встречает отражательное кольцо 7, на­правляющее поток во внут­реннюю полость перегородки 2, а твердые частицы оседа­ют в шламосборнике 8. Очи­щенная сточная вода попадает в кольцевой водо­сборник 3 и по трубопроводу 1 выводится из отстойника. Осадок из шламосборника вертикального отстойника периодически удаляется через трубопровод 4. Степень очистки в вертикальных отстойниках может достигать 40-45%. Их используют для выделения окалины из сточных вод кузнечно-прессовых и прокатных цехов.

I