Промислова екологія - Апостолюк C.O. - 5.2. Механічне очищення стічних вод

5.1. Основні способи очищення стічних вод

Попередження забруднення виробничих стічних вод на промислових підприємствах може бути забезпечене організаційними та технічними заходами [1].

Організаційні заходи зводяться до попередження спуску стічних вод у водоймища без очищення. Технічні заходи передбачають очищення стічних вод різними способами, їхнє повторне використання для технічних потреб і поливання, створення оборотних і замкнених систем водокористування, вдосконалення технологічних процесів на промислових підприємствах з метою зменшення кількості забруднень у стічних водах, перехід на безвідходні та маловідходні технології, скорочення забруднення територій паливно-мастильними та лакофарбовими матеріалами, мінеральними та органічними добривами, тирсою та іншими виробничими відходами, які зі зливними стоками можуть потрапляти* у водоймища.

Очищення виробничих стічних вод на промислових підприємствах може здійснюватися за такими напрямками [1]:

— очищення стічних вод на заводських очисних спорудах;

— очищення стічних вод після забруднення на заводських, а потім на міських очисних спорудах з подальшим спуском у водоймища;

— безперервне очищення виробничих стічних вод і розчинів на локальних очисних спорудах протягом визначеного часу, після чого вони потрапляють в обіг, і лише після з'ясування неможливості регенерації усереднюються і передаються на заводські очисні споруди та утилізуються.

Основні способи очищення виробничих стічних вод поділяються на: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні та комплексні (рис 5.1) [1].

Рис. 5.1. Класифікація способів очищення стічних вод

Механічні способи переважно застосовують для очищення стічних вод від твердих частинок і масляних забруднень.

Вибір схеми очищення води від таких речовин залежить від виду, кількості забруднень і необхідного ступеня очищення.

Фізичні способи очищення становлять основу термічного очищення, яке застосовується для знешкодження мінералізованих стічних вод.

Хімічні способи застосовують самостійно перед подаванням стічних вод у систему оборотного водопостачання, перед спусканням їх у водоймища або міську каналізаційну мережу. В деяких випадках хімічне очищення доцільно проводити перед біологічним очищенням.

Фізико-механічні й фізико-хімічні способи широко застосовуються для очищення стічних вод на машинобудівних, деревообробних, целюлозно-паперових підприємствах, а також на заводах ДСП, ДВП, де спостерігається велика кількість забруднювачів.

Біологічне очищення — це досить поширений спосіб очищення стічних вод від багатьох органічних і деяких неорганічних речовин, що викидаються підприємствами харчової, целюлозно-паперової, меблевої промисловостей.

5.2. Механічне очищення стічних вод

Механічне очищення застосовують для вилучення із стічних вод нерозчинених мінеральних та органічних домішок з метою підготовлення до біологічного, фізико-хімічного або іншого методу очищення. Механічне очищення є попереднім, рідше — кінцевим етапом очищення стічних вод.

Проціджування як різновид механічного очищення призначене в основному для вилучення зі стічних вод крупних твердих нерозчинених частинок розміром до 25 мм, а також дрібних волокнистих частинок, які при подальшому обробленні стоків є перешкодою для нормальної роботи очисного обладнання. Стічні води проціджують через решітки (рис. 5.2). Решітки з металевих прутів (стрижнів), розташованих на відстані 5—25 мм, встановлюють у колекторах очисних споруд вертикально або під кутом 60— 75° до горизонту, їх розраховують на максимальний притік стічних вод або на пропускну здатність очисної станції.

Рис. 5.2. Основні види решіток з різними способами закріплення відносно потоку води: а — заднє закріплення; б — переднє закріплення; в — вертикальне закріплення; 1 — решітка; 2 — скребковий ланцюг; З — граблі

Швидкість стічної води на решітці не повинна перевищувати 0,8 1,0 м/с при максимальному потоці стічних вод. Втрата напору в решітці визначається за формулою

де <ок — швидкість руху води в каналі перед решіткою, м/с; Р — коефіцієнт, що враховує збільшення втрат напору внаслідок засмічення решітки, приймають Р = 3; £ — коефіцієнт місцевого опору решітки, що залежить від форми стрижнів, з яких виготовлена решітка; g — прискорення земного тяжіння, м/с2.

Під час роботи решітка повинна постійно очищатися механічним способом, за допомогою вертикальних або поворотних граблів. Усунені з решітки домішки подрібнюють у спеціальних дробарках і скидають у потік стічної води за решіткою або спрямовують на перероблення.

Широке практичне застосування мають решітки таких типів:

— механічні уніфіковані решітки типу РМУ;

— решітки з механічними граблями типу МГ;

— комбіновані решітки — дробарки типу РД і КРД.

На рис. 5.3 наведена схема решітки типу РМУ, з якої відходи твердих частинок забираються граблями 2, шарнірно з'єднаними з кареткою 10. Зворотно-поступальний рух граблів забезпечується двома сталевими канатами 12, що намотуються на барабан 9. За допомогою скидача 4 відходи скидаються у відкидний жолоб 3. Забруднена стічна вода підводиться до механічних решіток прямокутними каналами.

Для видалення дрібніших зважених частинок застосовують сита двох типів: барабанні й дискові. Перші — сітчасті барабани з отворами 0,5—10 мм. При обертанні барабана стічна вода фільтрується через його зовнішню або внутрішню поверхні залежно від подачі води. Затримані домішки змиваються з сітки водою й відводяться в жолоб. Продуктивність сита залежить від діаметра барабана, його довжини та властивостей домішок. Сита широко застосовують у целюлозно-паперовій промисловості, а також при виробництві деревоволокнистих плит.

Відстоювання — процес осідання твердих частинок у рідині. Можливе вільне осідання частинок, що не злипаються, та осідання частинок, схильних до злипання (коагуляції). Закономірності вільного осідання частинок зберігаються при їхній масовій концентрації не більше 2,6 кг/м3.

Рис. 5.3. Схема механічної уніфікованої решітки типу РМУ: 1 — решітка; 2 — граблі; 3 — жолоб відкидний; 4 — скидач; б — електропривід; 6 верхня траверса; 7 — кінцевий вимикач; 8 — блок перемикання; 9 — барабан вантажний; 10 — каретка; 11 — упор каретки; 12 — металевий канат

Для очищення стічних вод відстоюванням використовують пісковловлювач (рис. 5.4, а, б) та відстійники (рис. 5.4, в).

Стічна вода, що надходить у пісковловлювач 2 через вхідний патрубок і, рухається прямолінійно, а тверді частинки осідають, накопичуючись у шлакозбірнику 3 і на дні пісковловлювача. Очищена вода через вихідний патрубок 4 спрямовується для по-

Рис. 5.4. Основні схеми установок для очищення стічних вод від твердих домішок: а — пісковловлювач; б — верований пісковловлювач; в — відстійник; г — гідроциклон

дальшого оброблення. Осад із пісковловлювача видаляють щодобово.

Глибину пісковловлювача вибирають за умови

де т — час руху води у пісковловлювачі (30—100 с); — глибина пісковловлювача; со0 - швидкість осідання частинок, м/с. Довжину пісковловлювача визначають за формулою

де со - швидкість руху води у пісковловлювачі (0,15-0,30 м/с); к — коефіцієнт турбулентності (1,3—1,7).

Ширину пісковловлювача визначають за формулою

л . „„, число секцій пісковловлювача.

деф — витрати стічної води; п — ЧИСЛО секцій ти

Для виділення твердих частинок за фракційним складом застосовують аеровані пісковловлювачі (див. рис. 5.4, а). До складу таких пісковловлювачі в входять: вхідна труба 1, повітровід 2, повітророзподільник З, вихідна труба 4, шламозбірник 5 з отвором 6 для виділення шламу. Крупні фракції осідають так, як і в горизонтальних пісковловлювачах. Дрібніші частинки, обволікаючись бульбашками повітря, випливають на поверхню води і вилучаються з неї скребковими механізмами.

Крім пісколовок, для механічного очищення води часто застосовують відстійники (рис. 5.4, в). За напрямком руху стічної води відстійники поділяються на горизонтальні, вертикальні, радіальні та комбіновані.

У стічних водах, до складу яких входять зважені домішки, трапляються частинки різної форми й розміру. Такі води формують полідисперсні гетерогенні, агрегатно нестійкі системи. У процесі осідання змінюються розмір, густина й форма частинок. Крім цього, при злитті різних за хімічним складом стічних вод можуть утворюватись тверді речовини, в тому числі коагулянти, що також впливають на форму та розміри частинок, всі ці фактори ускладнюють процес осідання.

Властивості стічних вод відрізняються від властивостей чистої води, зокрема, вищими значеннями в'язкості та густини, які для стічної води зі зваженими твердими речовинами визначаються за формулами:

Де Рс1 — відповідно динамічні в'язкості стічної та чистої води; С0 — об'ємна концентрація зважених речовин; р, ртв — густина чистої води та твердих частинок; є — об'ємна частка рідкої фази, що визначається за формулою

де V , — об'єми рідкої й твердої фаз у стічній воді.

Процес відстоювання часто використовують для очищення виробничих стічних вод від нафтопродуктів (бензину, мастил), смол, жирів та ін. Очищення від спливаючих домішок аналогічне осіданню твердих речовин. Відмінність лише в тому, що густина частинок, які спливають, менша, ніж густина води. Для вловлювання частинок масел і жирів застосовують маслопастки й жиро-пастки.

Очищення стічних вод методом відцентрифугування здійснюється у гідроциклонах і центрифугах. На рис. 5.4, г зображено відкритий гідроциклон, що використовується для очищення стічних вод від крупних твердих частинок зі швидкістю осідання понад 0,002 м/с. Він складається з вхідного патрубка і, кінцевого зливу 2, труби для відведення очищеної води 3 і шлаковідвідної труби 4.

При проектуванні відкритих гідроциклонів рекомендуються такі значення геометричних характеристик: Б = 2—10 м; Н = І); й в 0,11); а — 60° (І), Н — відповідно діаметр і висота циліндричної частини циклона; й — діаметр вихідної труби; а — кут між двома твірними конуса).

Продуктивність напірного гідроциклону визначають за формулою

де к — безрозмірний коефіцієнт; 2) — діаметр гідроциклону, сідп — діаметр впускного патрубка; ЛЯ — перепад тисків між зливом і впуском води, Па.

Фільтрування призначене для очищення стічних вод від дрібнодисперсних твердих домішок з невеликою концентрацією. Цей метод застосовується також після фізико-хімічного та біологічного очищення, оскільки вони часом супроводжуються виділенням в очищувану воду механічних домішок. Для фільтрування стічних вод використовують два класи фільтрів: зернисті (вода пропускається через незв'язані пористі матеріали) і мікрофільтри, фільтроелементи яких виготовлені зі зв'язаних пористих матеріалів. У зернистих фільтрах як фільтроматеріали використовують кварцовий пісок, подрібнений шлак, гравій та ін.