Методы механической очистки

Механической очистки вод достаточно только при промышленном оборотном водоснабжении некоторых производств. В большинстве случаев она лишь подготавливает сточные воды к обработке другими методами. При этом загрязненные воды осветляются на 30¸60%, что облегчает эксплуатацию сооружений для дальнейшей очистки.

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Поэтому для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют гидромеханические процессы (периодические и непрерывные) процеживания и отстаивания (гравитационное и центробежное), а также фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

Процеживание – первичная стадия обработки сточных вод для извлечения из них крупных нерастворимых примесей, а также более мелких волокнистых фракций, которые в процессе дальнейшей обработки стоков препятствуют нормальной работе очистного оборудования. Для этого сточные воды пропускают через решетки и волокноуловители, которые устанавливают перед отстойниками.

Решетки могут быть неподвижными, подвижными, а также совмещенными с дробилками. Наиболее распространены неподвижные решетки, которые изготавливают из металлических стержней с зазором между ними 5¸25 мм и устанавливают на пути движения сточного потока вертикально или под углом 60¸70° к горизонту. При эксплуатации решетки должны периодически или непрерывно очищаться. Механизированная очистка решеток при более чем 0,004 м³/час задерживаемых загрязнений, а при меньших объёмах допускается ручная очистка. Преимущество решеток – дробилок заключается в том, что они размещаются непосредственно в канале коллектора. Средний размер измельченных ими примесей не превышает 10 мм.

Для удаления более мелких взвесей, а также ценных продуктов применяют сита, которые могут быть 2 типов: барабанные и дисковые. Сито барабанного типа представляет собой сетчатый барабан с отверстиями 0,5¸1 мм. При вращении барабана сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность в зависимости от подвода воды снаружи или внутри. Задерживаемые примеси смываются с сетки водой и отводятся в желоб. Производительность сита зависит от диаметра барабана и его длины, а также от свойств примесей.

Принцип действия волокноуловителя, применяемых для задерживания волокнистых веществ, основан на процеживании сточной воды через конусообразные диски с перфорацией или специальные фильтры.

Для разделения взвешенных частиц на фракции могут быть использованы фракционаторы, основной частью которых является вертикальная сетка, разделяющая емкость на 2 части. Диаметр отверстий сетки 60¸100 мкм. Сточная вода через сопло поступает внутрь фракционатора и делится на грубую и тонкую фракции, причем 50¸80% взвешенных частиц остаются в грубой фракции.

Отстаивание – удаление из сточных взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника, а под воздействием выталкивающих сил всплывают на его поверхность. Очистку сточных вод отстаиванием осуществляют в песколовках, отстойниках, осветлителях и нефтеуловителях.

Песколовки, применяемые для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (в основном песка), устанавливают перед отстойниками, что упрощает эксплуатацию последних, а также сооружений по обработке осадка. Время пребывания сточных вод в песколовках составляет 0,5¸2 минуты. Песколовки, представляющие собой горизонтальные (прямоугольные или круглые в плане) резервуары из сборного или монолитного железобетона, рассчитываются так, чтобы в них фильтровались только минеральные примеси. Выпавший осадок собирается приямок и удаляется либо в песковые бункеры, либо на песковые площадки. При надежном обеззараживании обезвоженный песок можно использовать при дорожных работах и изготовлении строительных материалов.

Отстойники делятся на вертикальные и горизонтальные. Основная масса взвешенных частиц (40¸60%) выпадает в осадок в течение 1,5 часов отстаивания. Чаще всего именно на это время и рассчитывается ёмкость отстойников. Вертикальные отстойники диаметром 4,5¸9 м и высотой отстойной части 3 м применяют при расходах сточных вод до 10 тыс. м³ в сутки. При расходах более 10 тыс. м³ в сутки используют горизонтальные или радиальные отстойники. Размеры горизонтальных отстойников: длина 24¸36м, рабочая длина 3¸4 м, диаметр радиальных отстойников 18¸54 м. Эффективность отстойников можно повысить, увеличив скорость осаждения частиц путем их укрупнения коагуляцией и флокуляцией или уменьшив вязкость сточной воды путём её подогрева.

Коагуляция (свертывание, сгущение) – слипание частиц при их сталкивании в процессах движения, перемешивания или направленного перемещения в силовом поле.

Флокуляция (хлопья) – объединение частиц в рыхлые хлопьевидные агрегаты. При очистке сточных вод осуществляется путем введения специально добавленных веществ (флокулянтов).

В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц.

Для очистки сточных вод, содержащих нефть, при концентрации более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные резервуары, аналогичные горизонтальным отстойникам, в которых нефть и вода разделяются из – за разности их плотности. Всплывая на поверхность, нефть собирается и удаляется на утилизацию.

Фильтрование – удаление взвешенного вещества из массы воды путем пропускания через слой пористого материала или через сетки с определенным размером отверстий. С помощью фильтрования очищают сточные воды, содержащие тонкодисперсные твердые примеси в небольшой концентрации. Его также применяют после физико-химических и биологических методов очистки, так как некоторые из них сопровождаются выделением в очищаемую жидкость механических загрязнений.

Центрифугирование – процесс очистки сточных вод в гидроциклонах, которые по своей конструкции могут быть открытыми (безнапорными) и напорными. Принцип действия гидроциклонов основан на сепарации частиц твердой фазы во вращающемся потоке жидкости. Преимущества гидроциклонов заключаются в высокой удельной производительности, сравнительно низких капитальных затратах на строительство, компактности и возможности автоматизации их работы.

Открытые гидроциклоны, по производительности существенно превосходят отстойники, применяют для выделения из сточных вод оседающих и всплывающих веществ. Диаметр D и высота H цилиндрической части гидроциклона от 2 до 6 м, диаметр входного отверстия d=0,1D (при одном отверстии), а при 2 входных отверстиях диаметр каждого d=0,071D. Угол конической части обычно составляет 60°.

Производительность открытого гидроциклона Q=3,4VD², где V – скорость воды на входе в циклон, м/с; D – диаметр цилиндрической части гидроциклона, м.

Напорные гидроциклоны, изготавливаемые из нержавеющей стали, применяют для выделения сточных вод примесей минерального происхождения, плотность которых значительно отличается от плотности воды. Они состоят из цилиндрической части диаметром от 25 до 500 мм и конической. Сточная вода подается под давление 0,15¸0,4 МПа.

Производительность напорного гидроциклона: , где k – опытный коэффициент (k=0,524 для гидроциклонов с диаметром цилиндрической части 0,125¸0,6 м и углом конической части 30°), d – диаметр входного отверстия, м; DP – перепад давлений между сливным и входным патрубком, МПа.

Для повышения производительности гидроциклоны малого диаметра объединяют в общий агрегат, в котором они работают параллельно. Такие агрегаты называют мультигидроциклонами. Недостатком напорных гидроциклонов является большой расход электроэнергии и быстрый износ стенок в связи с абразивностью извлекаемых веществ.

Дата добавления: 2017-01-13