Предварительная очистка сточных вод
Первым этапом очистки сточных вод на очистных сооружениях, является операция грубой очистки стоков от крупных взвесей. Решетки используются для отделения крупных твердых частиц перед дальнейшими стадиями очистки сточных вод во всех отраслях промышленности. Предварительная очистка поверхностных сточных вод включает в себя обязательное удаление из воды разного рода микроорганизмов, которые в изобилии содержатся в поверхностных водах. Производится предварительная очистка сточных вод с целью подготовки их к биологической очистке. Доочистку делают для того, чтоб во время дальнейшей очистки не повредить оборудование.
Химические методы очистки сточных вод
Применяются для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, обесцвечивание и обеззараживание. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка. Состоит в применении специальных химических реагентов в результате реакций нейтрализации, окисления, восстановления ядовитые вещества переходят в нетоксичные продукты или же выпадают в осадок, который отделяется механическими методами. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25% . Основными недостатками данного метода являются как низкая фильтрация очищающихся сточных вод, так и высокая стоимость используемых реагентов; обычно применяется в промышленных условиях.
Биологическое окисление сточных вод (процесс с активным илом)
В настоящее время метод очистки сточных вод активным илом является наиболее универсальным и широко применяемым при обработке стоков. Для полной биологической очистки сточных вод малых населенных пунктов применяются: аэрационные установки, работающие по методу полного окисления; аэрационные установки с аэробной стабилизацией избыточного активного ила. Установки обоих типов обеспечивают стабильную высокую эффективность очистки сточных вод, могут применяться в любых климатических, грунтовых и гидрогеологических условиях и не требую отвода больших площадей земли. Установки, работающие по методу полного окисления, предназначены для полной биологической очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод. Полное окисление органических загрязнений протекает в три фазы.
Фаза 1: наличия большого количества органических веществ в сточной жидкости обеспечивает быстрое размножение микроорганизмов с непрерывным прогрессированием общего их количества.
Фаза 2: нагрузка по органическим загрязнениям на активный ил значительно ниже и из-за недостаточного количества этих загрязнений размножение микроорганизмов несколько сдерживается. Устанавливается определенное соотношение между количеством поступивших органических веществ и приростом ила.
Фаза 3: размножение микроорганизмов активного ила замедляется из-за недостатка органических загрязнений. В результате полного окисления органических загрязнений прирост активного ила настолько мал, что его можно удалять из сооружений через 1-4 месяца.
Экология СПРАВОЧНИК
Первыми стадиями при обработке городских сточных вод обычно являются извлечение из воды крупных отбросов с помощью решеток, подъем воды насосными станциями, измерение расхода и удаление песка. Для очистки жиросодержащих производственных стоков иногда применяют флотацию, но обычно удаление жиров более эффективно производится в процессе предварительной очистки на промышленном предприятии. Для интенсификации процесса первичного отстаивания иногда применяют химическую коагуляцию. Однако это дорогостоящий процесс, и обычно он вводится лишь при перегрузке очистных сооружений. Хлорирование исходных сточных вод может применяться для устранения запаха и улучшения седиментационных характеристик стоков. Расположение сооружений предварительной обработки может быть различным, но при этом всегда соблюдаются следующие правила. Решетки защищают насосы и препятствуют засорению последующего оборудования, поэтому их всегда располагают первыми. Лоток Парша-ля размещают перед подъемными насосами, работающими с постоянной скоростью, так как включение и выключение насосов приводит к пульсации потока, которое не может регистрироваться этим расходомерным устройством. Если применяются насосы, работающие с переменной скоростью, то лоток может располагаться как перед насосами, так и после них, так как производительность насосов должна соответствовать (быть идентичной) количеству поступающей воды. Удаление песка уменьшает износ механического оборудования вследствие абразивных воздействий и предотвращает накопление песка в сооружениях и трубопроводах. Хотя в идеальном случае песок должен удаляться перед поступлением воды в подъемные насосы, песколовки, расположенные на повышенных отметках, гораздо более экономичны и полностью оправдывают дополнительные затраты по эксплуатационному обслуживанию насосов. Два возможных варианта расположения оборудования для предварительной очистки приведены на рис. 11.3. Верхняя схема типична для крупных очистных сооружений, тогда как нижняя наиболее широко применяется в небольших установках.[ . ]
Решетки и дробилки. Решетки, применяемые для задержания крупных отбросов, очищаются с помощью механических приспособлений и имеют прозоры шириной около 25 мм. Ка« показано на рис. 11.4, собираемые отбросы удаляются с прутьев решетки передвигающимися граблями, которые поднимают эти отбросы в верхнюю часть установки, откуда они могут поступать в дробилку и после измельчения возвращаться в поток сточных вод либо собираться в транспортируемом му-сороприемнике для последующей перевозки и закапывания в землю. Изготовляются также наклонные решетки с расположенными впереди граблями. В крупных комбинированных системах канализации перед механическими решетками для защиты последних устанавливают прутковые решетки, стержни которых очищаются вручную.[ . ]
Центробежные насосы, используемые для подъема сточных вод. проектируются с учетом обеспечения простоты очистки или ремонта и имеют открытое рабочее колесо для уменьшения опасности засорения насоса. Большинство горизонтальных насосов выполняется с разъемным корпусом, так что одна половина может быть снята для доступа к внутренней части. Для удаления засоривших насос отбросов в его корпусе предусматривают отверстие для прочистки. Частота засорения насоса зависит от типа рабочего колеса, формы корпуса и зазора между ними. Рабочее колесо обычно имеет только две или три лопасти, установленные между двумя параллельными пластинами, так что любой предмет, попадающий в насос, проходит через него. Насосы, перед которыми установлены решетки с прозорами менее 60 мм, должны быть рассчитаны на пропуск примесей диаметром по меньшей мере 75 мм. Незасоряющиеся насосы для перекачки ила могут иметь открытое рабочее колесо, лопасти которого прикреплены к одной пластине. О насосах см. также в пп. 4.8 и 6.5.[ . ]
Песколовки. Грубые нерастворимые примеси включают в себя песок и другие зернистые вещества, осаждающиеся из сточных вод при уменьшении скорости потока. Если эти примеси не будут удалены на стадии предварительной очистки, то, попав в первичные отстойники, они могут привести к ненормальному абразивному износу механического оборудования и иловых насосов, засорять трубопроводы и скапливаться в метантенках. Песколовки проектируют на задержание частиц, эквивалентных частицам песка диаметром до 0,2 мм и удельным весом 2,7 (требуется, чтобы содержание органических загрязнений было минимальным). Для этих целей используют самые разнообразные конструкции песколовок в зависимости от количества песка в сточной воде, размеров очистных сооружений и затрат на установку и эксплуатацию оборудования. Стандартные песколовки включают продольные резервуары типа отстойников, аэрационные установки с бункерными днищами и осветлители с механическими скребковыми устройствами. Отмывка осажденного песка может осуществляться при помощи шнекового промывочного устройства винтового типа или гидроциклона.[ . ]
Песколовка наиболее ранней конструкции состояла из двух или более длинных узких параллельно расположенных каналов, промежутки между которыми использовались для сбора удаленного песка. В то время как один канал находился в работе, другой мог очищаться лопатами от скопившегося там песка.[ . ]
Пропорциональный водослив, расположенный на выпускном конце, регулировал поток воды таким образом, что горизонтальная скорость поддерживалась на уровне 0,3 м/с независимо от расхода. Это позволяло песку осаждаться, обеспечивая одновременно вымывание органических взвешенных веществ. В настоящее время горизонтальные песколовки с прямолинейным движением жидкости оборудуются механическими приспособлениями для удаления осадка. Песок со дна канала сгребается в приемный бункер с помощью бесконечной цепи с укрепленными на ней ковшами, что позволяет обходиться без ручной очистки и применять одно устройство для нескольких каналов.[ . ]
Наиболее распространенным типом песколовок, устанавливаемых на небольших очистных сооружениях, является песколовка с бункерным дном, подводящим трубопроводом на одной стороне сооружения и отводящим водосливом на другой. Песколовка имеет небольшие размеры; время пребывания воды в периоды пикового расхода составляет приблизительно 1 мин. Часто песколовку оборудуют системой диффузной аэрации, в результате чего органические вещества остаются во взвешенном состоянии, а песок оседает. Песок удаляется из бункера эрлифтами, шнековыми или ковшовыми элеваторами или (если это возможно) самотеком. В установке такого типа осевшие примеси иногда содержат большое количество органических веществ, что нежелательно. Для промывки и обезвоживания осевшего песка используют гидроциклоны, при этом промывная вода возвращается в исходный поток сточных вод. Гидроциклон обычно применяют для промывки песка, извлекаемого из бункера песколовки. Вода в гидроциклон вводится тангенциально, создавая в нем спиральный поток, вследствие чего тяжелые частицы отбрасываются к центру и удаляются из потока. Одновременно вихревой поток воды движется в противоположном направлении и удаляется через выпускной трубопровод.[ . ]
Предварительная аэрация исходной сточной воды до стадии первичного отстаивания практикуется для увеличения количества растворенного кислорода и для удаления находящихся в сточных водах газов с целью улучшения параметров осаждаемости. Время пребывания сточной воды в песколовках, окомбинщ ованных с предварительной аэрацией, составляет обычно 15—20 мин.[ . ]
Измерение расхода. Все очистные сооружения должны быть оборудованы приспособлениями для контроля расхода сточных вод. Наилучшим из них считается лоток Паршаля, оснащенный автоматическим регистратором расхода и сумматором (см. п. 4.7). Преимущества этого лотка заключаются в малых потерях напора и в обеспечении устойчивого режима движения жидкости, предотвращающего отложение твердых примесей. На некоторых очистных сооружениях установлены счетчики Вентури, но их применять не рекомендуется из-за затруднений, которые могут возникнуть при их эксплуатации и ремонте.[ . ]
На небольших очистных сооружениях, не имеющих оборудования для регистрации расхода, можно разместить расходоизмерительный водослив либо на впускном, либо на выпускном канале. Регистрация расхода при использовании водослива схематично показана на рис. 10.7. Измерение расхода сточных вод таким способом занимает много времени и не рекомендуется для сооружений, где необходимо проводить регулярное измерение расхода. Значения расходов, полученные во время нескольких замеров, могут быть соотнесены со временем работы насосов. В дальнейшем количество поступившей воды можно определять по продолжительности работы насосов, которая регистрируется счетчиками (таймерами), введенными в электрическую систему контроля работы насосов.[ . ]
3 вида отстойников для первичной очистки стоков
Система очистки сточных вод состоит из множества элементов. Один из них – отстойник — принимает участие в предварительной очистке сточных вод канализации.
В отдельных случаях, когда из воды достаточно удалить механические нерастворимые включения, отстойник могут использовать как отдельную систему очистки стоков.
Сбрасывать канализационные стоки, не прошедшие очистку, категорически не рекомендуется. К примеру, это крайне негативно отражается на здоровье людей. Именно поэтому монтаж очистных сооружений нужно производить как на предприятиях, так и на частных территориях.
Лучше всего заниматься проектированием очистных сооружений на этапе планирования или постройки здания, но установка систем очистки будет возможна и тогда, когда строение уже готово. Наиболее простым вариантом автономной установки считается отстойник. Он используется для приемки и первичной обработки стоков.
Какую роль играют отстойники в системе очистки сточных вод?
Комплексная очистка вод на участке – многоуровневая работа, которая проводится последовательно.
- Начальный этап очистки – это отстаивание или механическая очистка.
- Далее воды проходят биоочистку.
- Затем к стокам применяются физико-химические способы обработки.
- УФ-дезинфекция сточных вод
Главная задача отстойника – избавление от нерастворенных примесей. Такая очистка производится методом отстаивания. Насколько велико будет количество примесей, которые останутся на дне отстойника – зависит от следующих факторов:
- Размер включения (наиболее крупные частицы осядут в первую очередь);
- Уровень загрязнения сточных вод;
- Удельный вес частиц и другие их свойства;
- Время, в течение которого сточные воды находятся в отстойнике.
Направление движение жидкости в отстойниках
Отстойники различаются в зависимости от вектора перемещения в них сточных вод. Из этого следует, что они делятся на горизонтальные, вертикальные и радиальные.
- Что собой представляют горизонтальные отстойники? Это резервуары прямоугольной или цилиндрической формы, внутри которых несколько отсеков. Сточные воды, попадая в такую емкость, двигаются довольно медленно, перемещаясь по отсекам. Стоки двигаются по горизонтали, а «по пути» очищаются от вредных примесей.
- Стоки в вертикальных отстойниках передвигаются сверху вниз. Такие виды отстойников имеют несколько меньшую производительность, но также они отличаются меньшими габаритами, нежели горизонтальные. Это значит, что при монтаже вертикальные отстойники займут гораздо меньше пространства. Такое свойство делает их очень удобными для использования в частных домах
Схема вертикального отстойника.
Отстойники играют очень важную роль в первичном этапе очистки сточных вод канализации. Свое назначение они выполняют методом механического отстаивания, в ходе которого из стоков удаляются нерастворенные включения.
Для разных участков и территорий могут использоваться совершенно разные виды отстойников, но не стоит забывать, что функцию они выполняют одну и ту же – удаление вредных веществ из воды.
Механическая очистка сточных вод: эффективные методы и устройства
Накануне проведения биологической, физико-химической чистки стоков важно провести их механическую обработку. Главная ее задача – очистить стоки от минеральных и органических соединений, которые несут опасность человеку, окружающей среде. Для проведения такого процесса используются различные современные методы. Они отличаются высокой эффективностью, требуют применения специальных сооружений и установок.
Описание
Механическая очистка сточных вод проводится с целью устранения из загрязненной жидкости нерастворимых твердых включений. Зависимо от объема стоков и степени их загрязнения, она требует применения определенных очистных конструкций. Они созданы специально для изъятия грубых отходов путем фильтрации, дробления на частички, подготовки стоков к дальнейшей переработке.
Механические методы очистки сточных вод изобретены давно, тем не менее до сих пор сохраняют свою актуальность. Основные их преимущества – простота, доступная стоимость. Среди минусов важно указать такие:
- нельзя устранить металлы, газовые накопления, хлорорганические соединения;
- фильтры засоряются слишком быстро;
- процедура занимает много времени.
Современные нанотехнологии позволяют механическим способом очищать стоки даже от мелких взвешенных частичек.
Методы механической очистки
Первичное механическое очищения стоков позволяет удалить из жидкости мелкодисперсные взвеси (70%), крупные частицы (95%). Область его применения достаточно широка – очистные станции, промышленные предприятия, независимые канализации для частных домов, иные объекты.
Процеживание
Считается самым простым методом механической очистки сточных вод. Стоковая жидкость процеживается посредством решеток и сит. Последние монтируются прямо перед отстойником. Это позволяет отловить крупные включения, взвешенные частички.
Последовательность процедуры такая:
- Стоки пропускаются сквозь сетку, которая задерживает крупные элементы, волокнистые примеси.
- Затем вода направляется к ситу, вылавливающему мелкие загрязняющие включения.
На выходе вышеописанной системы зачастую устанавливаются микропроцеживатели. Их задача – дополнительно вылавливать нерастворенные микроскопические частицы.
Отстаивание
Удалить из стоков взвешенные вещества, устранить всплывающие примеси возможно путем отстаивания. Оно заключается в использовании гравитационных и центробежных сил. Под их воздействием тяжелые частицы собираются на дне, легкие поднимаются на поверхность жидкости.
Стоки в механических устройствах для отстаивания перемещаются медленно. Такая скорость не препятствует оседанию частиц. Для повышения эффективности процесса используются различные реагенты (например, коагулянты, флокулянты). Последние способствуют соединению мелких примесей в более крупные. Тяжеловесные включения опускаются интенсивнее.
Фильтрование
Загрязненная жидкость пропускается сквозь пористый материал, содержащий меленькие примеси. Вместо фильтров зачастую служат:
- песок, щебень, гравий;
- сеточки;
- хлопчатобумажные, полипропиленовые материалы.
Для более тщательного очищения предназначены мембраны обратного осмоса. Через такие конструкции проникает только чистая вода.
Внимание! Механическая очистка промышленных сточных вод – дешевый и доступный способ устранения загрязнений из жидкости.
Устройства и сооружения для механической очистки
В зависимости от степени загрязнения сточных вод, для их очищения используются всевозможные установки. Между собой они отличаются по эффективности, сложности применения, прочих характеристиках.
Решетки
Задерживают самые крупные загрязнения, содержащиеся в стоках. Состоят они из железных прутиков, каждый из которых приварен к рамке. Мусор с устаревших моделях решеток собирается ручным способом. Новые разновидности оснащаются автоматическими приспособлениями – граблями. Они располагаются поверх решетчатых конструкций, в процессе работы удаляют мусорные накопления с ячеек, перемещают его в камеру для обезвоживания.
Самое технологичное приспособление механической очистки сточных вод – эффективные решетки-дробилки. Сначала они задерживают загрязнения, затем их тотчас же измельчают. В результате такой процедуры существенно уменьшается объем отходов.
Песколовки
Очищают стоки от примесей, по весу равных песку. Плотность подобных частиц превышает жидкостную, потому они в любом случае опускаются на дно. Учитывая направление перемещения водного потока, песколовки разделяют на: круговые, горизонтальные и тангенциальные.
Высокой результативностью характеризуются аэрируемые песколовки с дополнительной подачей воздуха. Под воздействием мощных воздушных потоков жидкость закручивается спиралью, одновременно песок собирается на дне. Такие устройства обеспечивают минимальное вхождение органических компонентов в осадок. Благодаря этому он не подвержен гниению.
Отстойники
Сооружения предназначены для устранения примесей, остающихся после песколовок. Принцип функционирования отстойников практически такой же: жидкостный поток проходит через агрегат, частички собираются на дне. В зависимости от направления перемещения стоков, все накопительные емкости разделяют на:
- вертикальные;
- горизонтальные;
- радиальные.
По назначению такие устройства бывают:
- первичные – применяются на начальном этапе переработки стоков;
- вторичные – устраняют излишний ил, биопленку после завершения биологической обработки.
Совет! Чтобы отстойник функционировал более эффективно, его рекомендуется дополнить пре аэратором либо тонкослойными модулями.
Иловые площадки
Предназначены для просушивания сильно увлажненного осадка из отстойников, метатенков, прочих сооружений аналогичного назначения. Иловая площадка сушится до тех пор, пока влажность отбросов не достигнет 75%. При этом их объем уменьшается в несколько раз.
Внешне иловая площадка – небольшой земельный участок, окруженный валками из земли. Осадок на огражденную территорию наливается послойно. Со временем одна часть жидкости испаряется, иная – проникает в почву. Подсушенный осадочный материал убирают на дальнейшую переработку. Иловая вода перенаправляется на очистные сооружения.
Маслонефтеуловители и жировые ловушки
Если стоковые воды содержат значительное количество жиров и нефтепродуктов, их важно удалить на начальном этапе (перед решетками). Иначе в случае понижения температуры жиры способны преобразоваться в полутвердые агломераты, накапливаться на решетчатых конструкциях, стенках труб, прочих выступающих деталях оборудования.
Жировые загрязнения обычно всплывают на водную поверхность, формируя при этом сплошную пленку. Для их устранения применяют жироловки – прямоугольные устройства, снабженные множеством козырьков, переливов. Последние исключают перемещение жирового слоя вместе со стоками. Он убирается скребками.
Гидроциклоны
Представляют собой механические установки, внутри которых подаваемый жидкий поток закручивается воронкой. Под влиянием центробежной силы стоки разделяются на воду, твердые загрязнения. Если сравнивать с тангенциальными песколовками, то гидроциклоны считаются более эффективными: создают большую скорость жидкостного перемещения, обладают максимальной разделяющей способностью.
Для надлежащего функционирования гидроциклонов требуется входное давление жидкости в пределах 3-5 атмосфер. Чтобы создать его, зачастую необходим монтаж системы насосов.
Механические методы очистки сточных вод реализуются на специализированном оборудовании, отличаются по принципу действия.
Видео описание
Механическая очистка воды
Другие методы очищения стоков
Когда механический способ очистки загрязненной жидкости не обеспечил надлежащее качество сточных вод, впоследствии применяются дополнительные переработки.
Биологические
Из жидкости удаляются примеси, оставшиеся после ранее проведенной обработки. Зачастую это азот, фосфор, прочие элементы.
Биологические методы очистки основаны на разложении органических включений микроорганизмами, которые пребывают в очистных устройствах.
Физико-химические
Позволяют одновременно убрать из загрязненной жидкости растворенные вещества, нерастворимые примеси. Такие способы показывают лучший результат, чем биологическая и механическая очистка сточных вод. Потому они востребованы в тех случаях, когда требуется высококачественная вода: к примеру, при ее вторичном применении.
При физико-химическом очищении используются следующие сложные процессы: экстракция, флотация, электролиз, нейтрализация.
Переработка осадка
Если осадочный материал надолго остается в накопителе, то со временем начинается процесс загнивания. Предупредить его поможет дополнительная обработка, в результате которой получается безопасная сухая масса, вторичное сырье.
Основные методы перерабатывания осадка:
- сбраживание;
- прессование;
- стабилизация;
- температурное, реагентное воздействие.
Обезвоживание осадочных веществ производится в специальных агрегатах, на иловых площадках.
Видео описание
Первичная механическая очистка сточных вод
Заключение
При первичной обработке загрязненной жидкости зачастую используются механические методы очистки сточных вод. Они бывают нескольких разновидностей, отличаются высокой эффективностью. Выбор оптимального способа большей частью зависит от состояния стоков, их особенностей. Если стоковая жидкость загрязнена чрезмерно, механическая очистка позволяет подготовить ее к последующим ступеням переработки. Благодаря ей используемые очистные сооружения не забиваются взвесью, работают более эффективно.