10.1 Механические методы очистки сточных вод

Для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют ги­дромеханические процессы (периодические и непрерывные), процеживание, отстаивание (гравитационное и центробежное), фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концен­трации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени очи­стки.

При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалину и др.), а из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов

Процеживание. Перед более тонкой очисткой сточные воды про­цеживают через решетки и сита, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы. Решетки изготавливают из металлических стержней с зазором между ними 5-25 мм. Они устанавливаются в коллекторах сточных вод вертикально или под уг­лом 60-70° к горизонту. Скорость сточной воды в зазорах между стержнями не должна пре­вышать 0.8-1 м/с. При эксплуатации решетки должны очищаться. Очистка, как правило, производится механически или вручную. Снятые с решеток примеси направляют на переработку. Для изме­льчения отходов используют дробилки.

Отстаивание. Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и ос­ветлители. В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильт­рация сточных вод через слой взвешенных частиц._.

Песколовки. Их применяют для предварительного выделения ми­неральных и органических загрязнений (0.2-0.25 мм) из сточных вод. Горизон­тальные песколовки (рис. 10.1) представляют собой резервуары с треугольным или трапециидальным поперечным сечением.

Рис. 10.1. Схема горизонтальной песколовки

На рисунке: 1 — подводящий патрубок, 2 — песколовка, З — шламосборник, 4 — выходной патрубок.

Скорость движения воды в них не превышает 0.3 м/с. Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круглую форму. В них сточные воды движутся с вертикальными восходящими потоками со скоростью 0.05 м/с. Кон­струкцию песколовки выбирают в зависимости от количества сточных вод, кон­центрации взвешенных веществ. Чаще всего используют горизонтальные пес­коловки.

Горизонтальные отстойники. Они представляют собой прямо­угольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения (рис.10.2). Вода движется с одного конца отстойника к другому. Глубина отстойников равна Н=1,5-4 м, длина 8-12Н, а ширина коридо­ра 3‑6 м. Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 15000 м³/сутки.

Рис. 10.2. Схема горизонтального отстойника

Эффективность отстаивания дос­тигает 60%. Горизонтальная скорость движения воды в отстойнике принима­ется не более 0,01 м/с, а продолжительность отстаивания 1-3 часа.

Вертикальный отстойник. Отстойник (рис.10.3) представляет собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с коническим днищем.

Рис. 10. 3. Схема вертикального отстойника

На рисунке: 1 - трубопровод для вывода очищенной воды из отстойника, 2 - цилиндрическая перегородка, З - кольцевой водосборник, 4 - трубопровод для удаления шлама, 5 - подводящий трубопровод, 6 - корпус отстойника, 7 - кольцевой отражатель, 8 - шламосборник.

Сточную воду подводят по центральной трубе. После поступления внутрь отстойника вода движется снизу вверх по желобу. Для лучшего распределения и предотвращения образования мути трубу делают с раструбом и распределительным щитом. Высота зоны осаждения составляет 4-5 м. В вертикальных отстойниках должно выполняться условие - вертикальная скорость движения жидкости должна быть меньше скорости осаждения частиц (Woс > V).

Фильтрование. Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированных твердых веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение проводят при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенного давления над перегородкой или вакуума после перегородки.

Для очистки сточных вод исполь­зуют два класса фильтров:

1. зернистые, в которых очищаемую жидкость пропускают через насад­ки не связанных пористых материалов;

2. микрофильтры - фильтроэлементы изготовлены из связанных по­ристых материалов.

В зернистых фильтрах широко используют в качестве фильтроматериалов кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит, и др. Зернистые фильтры изготавливают однослойными и многослойными. Скорость фильтрации в таких фильтрах невысока и составляет 0,0014 -0,002 м/с. Для выделения из сточных вод механических загрязнений с размерами частиц менее 0,01 мм применяют микрофильтры, в которых фильтрующий элемент изготавливают из одного или нескольких слоев металлических сеток с размерами ячейки (2-4)-10⁵ м или из натуральных или искусственных тканей. Для очистки сточных вод машиностроительных предприятий применяют бара­банные или пластинчатые конструкции микрофильтров.

Рис. 10.4. Схема каркасно-насыпиого фильтра

На рис. 10.4 представлена схема каркасно-насыпного фильтра. Очищаемая сточная вода поступает по коллектору 3 и через отверстия в нем равно­мерно распределяется по сечению фильтра. Нисходящий поток сточной воды проходит через слой гравия 5 и песка 6, через перфорированное днище 2, установленное на поддерживающем слое гравия 1 и через трубопровод 8 отводится из фильтра. Регенерацию фильтра осуществляют продувкой сжатого воздуха, подаваемого в фильтр по трубопроводу 4, с последующей обратной промывкой водой через вентиль 7.