Отстаивание сточных вод кратко

Обновлено: 04.07.2024

Л.О. Штриплинг, Ф.П. Туренко
Основы очистки сточных вод и переработки твердых отходов
Учебное пособие – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. – 192 с.

4. Механическая очистка сточных вод

4.2. 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.

Обычно сточные воды содержат взвешенные частицы различной формы и размера. Такие воды представляют собой полидисперсные гетерогенные агрегативно-неустойчивые системы. В процессе осаждения размер, плотность и форма частиц, а также физические свойства системы изменяются. Кроме того, при слиянии различных по химическому составу сточных вод могут образовываться твердые вещества, в том числе и коагулянты. Эти явления также оказывают влияние на форму и размеры частиц. Все это усложняет установление действительных закономерностей процесса осаждения.

Свойства сточных вод отличаются от свойств чистой воды. Они имеют более высокую плотность и вязкость. Вязкость и плотность сточных вод, содержащих только взвешенные твердые частицы, равна

Объемная доля жидкой фазы вычисляется по соотношению

где и – динамическая вязкость сточной и чистой воды, Па·с; с₀ –объемная концентрация взвешенных частиц, кг/м 3 ; и – плотность соответственно чистой воды и твердых частиц, кг/м 3 ; – объемная доля жидкой фазы; V_ж и V_ТВ – объем жидкой и твердой фаз в сточной воде, м 3 .

Основным параметром, который используют при расчете отстойников, является w_ос – скорость осаждения частиц.

Для ламинарного, переходного и турбулентного режимов скорость свободного осаждения шарообразных частиц вычисляют по формуле

где – число Рейнольдса; – число Архимеда; d – диаметр частицы.

Для шарообразных частиц в формулы подставляют эквивалентный диаметр частиц , где V_ч – объем частицы.

При отстаивании сточных вод наблюдается стесненное осаждение, которое сопровождается столкновением частиц, трением между ними и изменением скоростей как больших, так и малых частиц. Скорость стесненного осаждения меньше скорости осаждения свободного, вследствие возникновения восходящего потока жидкости и большей вязкости среды.

Скорость стесненного осаждения шарообразных частиц одинакового размера можно рассчитать при ламинарном режиме по формуле Стокса с поправочным коэффициентом, учитывающим влияние концентрации взвешенных частиц и реологические свойства системы:

Скорость осаждения полидисперсной системы непрерывно изменяется во времени. Вследствие агломерации частиц она может изменяться в несколько раз по сравнению с теоретической. Способность к агломерации зависит от концентрации, формы, размера и плотности взвешенных частиц, а также от соотношения частиц различного диаметра и вязкости среды.

Коэффициент агломерации характеризуется отношением К_а = d_ф/d₀, где d_ф – фиктивный диаметр частицы, эквивалентный теоретической скорости ее осаждения. Для полидисперсных систем кинетику осаждения устанавливают опытным путем. Она характеризуется кривой, показанной на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Кинетика процесса осаждения

При периодическом процессе осаждения взвешенные частицы в отстойнике распределяются неравномерно по высоте слоя сточных вод. Через какой-то промежуток времени после начала отстаивания в верхней части отстойника появляется осветленный слой жидкости. Чем ближе к дну отстойника, тем больше концентрация взвешенных частиц в сточной воде, а у самого дна образуется слой осадка. Во времени высота слоя осветленной жидкости и высота слоя осадка возрастают за счет промежуточных слоев. Через определенный промежуток времени в отстойнике будут находиться только слой осветленной жидкости и слой осадка. В дальнейшем, если осадок не удалить, он будет уплотняться с уменьшением высоты.

Песколовки применяют для выделения минеральных частиц, размером свыше 0,2 – 0,25 мм из сточных вод. В зависимости от направления движения сточной воды песколовки делят на горизонтальные с прямолинейным и круговым движением воды, вертикальные и аэрируемые песколовки.

Конструкцию песколовки выбирают в зависимости от количества сточных вод, концентрации взвешенных веществ. Наиболее часто используют горизонтальные песколовки.

Горизонтальные песколовки представляют собой резервуары с треугольным или трапецеидальным поперечным сечением. Глубина песколовок 0,25 – 1 м. Скорость движения воды в них не превышает 0,3 м/с.

Рис. 1.5. Схема горизонтальной песколовки:

1, 4 – входной и выходной патрубки;

2 – песколовка; 3 – шламосбоник

На рис. 1.5. представлена схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением сточной воды, поступающей в песколовку (2) через входной патрубок (1). Оседающие в процессе движения воды твердые частицы скапливаются в шламосборнике (3) и на дне песколовки, а очищенная сточная вода через выходной патрубок 4 направляется для дальнейшей обработки.

Глубину h₁ выбирают из условия ,

где – время движения воды в песколовке, составляет обычно 30…100 с.

Длину песколовки определяют по формуле

где w = 0,15…0,3 м/с – скорость движения воды в песколовке; k = 1,3…1,7–коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и неравномерности скоростей движения сточной воды в песколовке.

Ширину В песколовки определяют с учетом реализации заданного расхода сточных вод (Q):

где п – число секций в песколовке.

Разновидностью горизонтальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды в виде круглого резервуара конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды (рис. 1.6.). Горизонтальные песколовки с круговым движением сточной воды предназначаются для удаления песка из производственных сточных вод, имеющих нейтральную или слабощелочную реакцию.

Рис. 1.6. Горизонтальные песколовки с круговым движением сточных вод

Сточная вода подводится к песколовкам и отводится от них лотками. Подводящий лоток располагается в насыпи высотой до 5 м.

Для выключения песколовок из работы на подводящих и отводящих лотках в распределительной камере устанавливают затворы. Осадок из песколовок удаляют гидроэлеваторами. Подача рабочей жидкости к гидроэлеватору и отвод пульпы осуществляются самостоятельными напорными трубопроводами через камеру переключения, оборудованную задвижками.

Аэрируемые песколовки (рис. 1.7.) применяются для выделения содержащихся в сточной воде минеральных частиц размером 13 – 18 мм/с. Скорость движения сточных вод составляет 0,08 – 0,12 м/с при максимальном притоке. Расчетная пропускная способность аэрируемой песколовки шириной 4,5 м на три отделения составляет 200 – 240 тыс. м 3 /сут сточных вод. Подвод сточной воды к песколовкам и отвод ее осуществляются открытыми лотками. Для системы аэрации используется воздух от насосно-воздуходувной станции.

Рис. 1.7. Схема аэрируемой песколовки

1 – входная труба, 2 – воздуховод, 3 – воздухораспределители,

4 – выходная труба, 5 – шламосборник, 6 – отверстие для удаления шлама

Осадок смывается в бункер песколовки гидромеханической системой, включающей продольный лоток и трубопроводы со спрысками; осадок из бункера удаляется с помощью гидроэлеватора.

Крупные фракции осаждаются, как и в горизонтальных песколовках. Мелкие частицы, обволакиваясь пузырьками воздуха, всплывают наверх и с помощью скребковых механизмов удаляются с поверхности.

Длина аэрируемых песколовок вычисляется по формуле

Время пребывания сточной воды в песколовке составляет 30…90 с, w_x = 0,1…0,2 м/с, удельный расход аэрируемого воздуха 0,00083…0,0014 м 3 /(м 2 ·с).

Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круглую форму, в них сточные воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с.

Расчет вертикальных песколовок заключается в определении требуемой ее глубины в предположении w₀>w_у, где w_у = 0,03…0,04 м/с – вертикальная составляющая скорости движения воды; время пребывания сточной воды в песколовке для практических расчетов принимают 120 с.

Отстойники используют для выделения из сточных вод твердых частиц размером менее 0,25 мм. По направлению движения сточной воды в отстойниках их делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные и комбинированные.

Горизонтальные отстойники. Они представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому. Глубина отстойников (Н) равна 1,5 – 4 м, длина 8 – 12 Н, а ширина коридора 3 – 6 м. Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Горизонтальная скорость движения воды в отстойнике принимают не более 0,01 м/с.

Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 15000 м 3 /сут. Продолжительность отстаивания – 1–3 ч. Эффективность отстаивания достигает 60 %.

При расчете отстойников определяют его длину и высоту. На рис. 1.8. представлена расчетная схема горизонтального отстойника.

Рис. 1.8. Расчетная схема горизонтального отстойника.

Отстойник по длине разбит на три зоны: в первой зоне длиной l₁ наблюдается неравномерное распределение скоростей по глубине потока. Длина этой зоны:

где h₀ – высота движущегося слоя в начале отстойника, принимается равной 0,25 Н; k = (0,0184-0,02) w_х.

Во второй зоне длиной l₂ скорость потока считается постоянной. При движении в этой зоне большая часть частиц загрязнений должна осесть в иловую часть отстойника, поэтому

где h₁ – максимально возможная высота подъема частицы в первой зоне.

В третьей зоне длиной l₃ скорость потока увеличивается, и условия осаждения частиц ухудшаются. Длина этой зоны определяется по формуле ,

где – угол сужения потока жидкости в выходной части отстойника, принимается равным 25–30°.

Для расчета длины отстойника L = l₁ + l₂ + l₃ должны быть заданы: расход сточной воды и геометрические размеры поперечного сечения отстойника.

Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с коническим днищем (рис. 1.9). Сточную воду подводят по центральной трубе. После поступления внутрь отстойника вода движется снизу вверх к желобу. Для лучшего ее распределения и предотвращения образования мути трубу делают с раструбом и распределительным щитом.

Рис. 1.9. Схема вертикального отстойника:

1 – трубопровод для удаления плавающих веществ,

2 – трубопровод для удаления осадка,

3 – приемная воронка для отвода плавающих веществ,

4 – лоток для сбора осветленной воды, 5 – водослив,

6 – кольцевая полупогруженная перегородка

Таким образом, осаждение происходит в восходящем потоке, скорость которого равна 0,5–0,6 м/с. Высота зоны осаждения – 4 – 5 м.

Каждая частица движется с водой вверх со скоростью v и под действием силы тяжести вниз w_ос. Поэтому различные частицы будут занимать различное положение в отстойнике. При w_ос>v будут быстро оседать, при w_ос 3 /сут. Глубина проточной части отстойника 1,5 – 5 м, а отношение диаметра к глубине от 6 до 30. Эффективность осаждения составляет 60 %.

Пластинчатые отстойники. Они имеют в корпусе ряд параллельно установленных наклонных пластин. Вода движется между пластинами, а осадок сползает вниз, в шламоприемник. Могут быть прямоточные отстойники, в которых направление движения воды и осадка совпадают; противоточные – вода и осадок движутся навстречу друг другу; перекрестные, в которых вода движется перпендикулярно движению осадка. Наиболее распространены противоточные отстойники.

Гидроциклоны

Отделение твердых примесей под действием центробежных сил осуществляется в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах.

Открытые (безнапорные) гидроциклоны применяют для отделения из сточных вод крупных твердых частиц со скоростью осаждения 0,02 м/с. Преимущества открытых гидроциклонов перед напорными – большая производительность и малые потери напора, не превышающие 0,5 кПа. Эффективность очистки сточных вод от твердых частиц в гидроциклонах зависит от характеристик примесей (вида материала, размеров и формы частиц и др.), а также от конструкционных и геометрических характеристик самого гидроциклона.

На рис. 1.10. представлена схема открытого гидроциклона, состоящего из входного патрубка (1), кольцевого водослива (2), трубы для отвода очищенной воды (3) и шламоотводящей трубы (4). Кроме указанной схемы известны гидроциклоны с нижним отводом очищенной воды и циклоны с внутренней цилиндрической перегородкой.

Рис. 1.10. Схема открытого гидроциклона

Производительность открытого гидроциклона

где D – диаметр цилиндрической части гидроциклона; q – удельный расход воды, определяемый по формуле

q = 4,32·w₀

для открытых гидроциклонов с внутренней цилиндрической перегородкой

q = 7,15·w₀.

При проектировании открытых гидроциклонов рекомендуются следующие значения геометрических характеристик:

D = 2…10 м.

Высота цилиндрической части Н=D; диаметр входного отверстия d=0,1D (при одном отверстии), при двух входных отверстиях d= 0,0707·D; угол конической части α = 60°.

Напорные гидроциклоны используются для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей, в основном минерального происхождения, плотность которых отличается от плотности жидкой среды сточных вод, в том числе: частиц песка, угля, окалины, компонентов керамики, стекла, строительных материалов и т. д

Из напорных гидроциклонов наибольшее распространение получил аппарат конической формы (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Схема напорного гидроциклона

Сточную воду тангенциально подают внутрь гидроциклона. При вращении жидкости под действием центробежной силы внутри гидроциклона образуется ряд потоков. Жидкость, войдя в цилиндрическую часть, приобретает вращательное движение и движется около стенок по винтовой спирали вниз к сливу. Часть ее с крупными частицами удаляется из гидроциклона. Другая часть (осветленная) поворачивает и движется вверх около оси гидроциклона. Кроме того, возникают радиальные и замкнутые циркуляционные токи. В центре образуется воздушный столб, давление которого меньше атмосферного. Он оказывает влияние на эффективность гидроциклонов. Гидроциклоны изготовляются диаметром от 10 до 700 мм, высота цилиндрической части примерно равна диаметру аппарата. Угол конусности равен 10–20°.

Производительность напорных гидроциклонов определяют по формуле

где К₁ – безразмерный коэффициент; Q – диаметр гидроциклона, м; d_вх – диаметр входного патрубка, м; ΔH – перепад давлений между сливным и входным патрубками, Па.

Отстаивание применяют для выделения из сточных вод твердых или жидких гетерогенных примесей под действием гравитационных сил. Для этого применяют различные сооружения: песколовки, отстойники, нефтеловушки, осветлители со слоем взвешенного осадка, илоуплотнители и др.

Для предварительного выделения из воды тяжелых минеральных примесей и частично органических с размерами частиц 0,15-0,25 мм и гидравлической крупностью U0 = 13-24 мм/с служат песколовки. В зависимости от направления основного потока жидкости их подразделяют на горизонтальные, вертикальные и с поступательно-вращательным (винтовым) движением воды.

Песколовки сооружают из сборных железобетонных элементов унифицированных размеров.

Горизонтальные песколовки бывают с прямолинейным и круговом движением воды. Первые представляют собой прямоугольные в плане, вытянутые в длину резервуары. Вода подается через подводящий лоток с одной торцевой стенки и отводится через выходной лоток с другой. Осадок собирается в конический приямок, расположенный в передней части песколовки. Рабочая глубины таких песколовок 0,25 – 1 м, скорость движения воды в них 0,15-0,3 м/с. Вторые выполняется в виде круглого резервуара конической формы, вода подается в них периферийным лотком по касательной, совершает один оборот в горизонтальной плоскости и отводится. Осадок собирается в коническом днище. Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круглую форму, сточные воды в них движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с. Нижняя часть таких песколовок, где собирается осадок, коническая или пирамидальная.

Песколовки с винтовым движением воды бывают тангенциальными и аэрируемыми. В тангенциальных песколовках вода подается по касательной к цилиндрической части сооружения, что вызывает ее вращательное движение. Песок, содержащийся в воде, прижимается к стенкам сооружения за счет центробежной силы, сползает по ним и по стенкам нижней конической части вниз. Осветленная вода отводится из центральной части песколовки. В таких песколовках задерживается до 90% песка.

Аэрируемые песколовки представляют собой прямоугольные или круглые резервуары, в которые осуществляется подача воздуха. Воздух способствует вращению воды и тем самым повышению эффекта осаждения. Он подается аэраторами из дырчатых труб с отверстиями 3 – 5 мм.

В них песок отмывается от органических примесей, что способствует его более эффективной утилизации.

Песколовки делают состоящими из нескольких отделений, включением или отключением которых можно регулировать скорость движения воды. Тип и конструкцию песколовки выбирают в зависимости от количества и состава сточных вод.

Отстойники являются основными сооружениями механической очистки и используются для удаления оседающих или всплывающих примесей сточных вод, главным образом, органических.
В зависимости от направления движения воды различают три основных конструктивных типа отстойника — вертикальные, горизонтальные и радиальные. К отстойникам относятся также осветлители, где одновременно с отстаиванием сточная вода фильтруется через слой взвешенного осадка, и комбинированные сооружения – осветлители-перегниватели, двухъярусные отстойники, в которых наряду с осветлением воды осуществляется сбраживание и уплотнение выпавшего осадка.

Конструкции различных типов отстойников приведены на рисунке 33.

Рисунок 33 — Отстойники
а-горизонтальный: 1 — входной лоток; 2 — отстойная камера; 3 — выходной лоток; 4 — приямок;
б — вертикальный: 1 — цилиндрическая часть; 2 — центральная труба; 3 — желоб; 4 — коническая часть;
в-радиальный: 1 — корпус; 2 — желоб; 3 — распределительное устройство; 4 — ускорительная камера; 5 — скребковый механизм;
г -с отстаиванием в тонком слое: 1 — корпус; 2 — пластины; 3 — шламоприемник.

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому со скоростью 5-10 м/с. Применяют их при производительности ≥15000 м3/сут. Эффективность отстаивания достигает 60 %.

Вертикальный отстойник — это цилиндрический или квадратный в плане резервуар с коническим или пирамидальным днищем.

Сточную воду подводят по центральной трубе, далее вода движется снизу вверх к периферийному водосборному лотку со скоростью 0,2-0,7 мм/с. Применяют их при производительности ≤ 20000 м3/сут. Эффективность очистки на 10-20 % ниже, чем в горизонтальных.

Радиальные отстойники представляют собой круглые в плана резервуары. Вода в них движется от центра к периферии с уменьшающейся скоростью, на середине радиуса скорость равна 5-10 мм/с. Такие отстойники применяют при производительности ≥ 20000 м3/сут. Эффективность осаждения 60 %.

Отстойники всех конструкций изготовляют из сборного или монолитного железобетона, продолжительность очистки 1-3 ч.

Повысить эффективность отстаивания можно путем увеличения скорости осаждения за счет укрупнения размеров частиц коагуляцией и флокуляцией или уменьшением вязкости жидкости путем нагревания. Кроме того можно увеличить площадь отстаивания и проводить процесс осаждения в тонком слое жидкости, используя трубчатые и пластинчатые отстойники или тонкослойные элементы, помещаемые в отстойники любых конструкций. При малой глубина отстаивании процесс протекает за короткое время (4-10 мин), что позволяет либо уменьшить размеры отстойников, либо повысить эффективность очистки на 25-30 % по сравнению с обычно применяемыми отстойниками.

Осветлители применяют для очистки природных вод и предварительного осветления сточных вод некоторых производств. В воду перед подачей на очистку подают коагулянт. Принципиальная схема осветлителя показана на рисунке 34.

Рисунок 34 – Блок осветлителя
1 – осветлитель; 2 – желоб; 3 – осадкоуплотнитель

Вода с коагулянтом поступает в нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и увлекаемые ими частицы взвеси поднимаются восходящим потоком воды до тех пор, пока скорость выпадения не станет равной скорости восходящего потока (сечение 1-1). Выше этого сечения образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода. Осадок перетекает в осадкоуплотнитель, где уплотняется, осветленная вода отводится через желоб.

Конструкции осветлителей весьма разнообразны и отличаются по форме рабочей камеры, по наличию или отсутствию дырчатого днища под слоем взвешенного осадка, по способу удаления избыточного осадка, по конструкции и месторасположению осадкоуплотнителей.

Процесс отстаивания используют для очистки производственных сточных вод от нефти, масел, смол, жиров и др. Очистка от всплывающих примесей аналогична оснащению твердых частиц, только плотность всплывающих частиц меньше, чем плотность воды, и они выделяются на ее поверхности. Сооружения для улавливания, всплывающих веществ называются в зависимости от выполняемой ими функции — нефтеловушки, жироловушки, смолоуловители и т.п.

Самыми распространенными сооружениями по улавливанию всплывающих загрязнений являются нефтеловушки. По конструкции они бывают горизонтальными, радиальными, тонкослойными и аналогичны соответствующим типам отстойников. В них только предусматриваются устройства для сбора всплывающих нефтепродуктов. Глубина нефтеловушки колеблется от 2 до 3,5 м в зависимости от конструкции, слой всплывших нефтепродуктов составляет 0,1 м. Скорости движения воды 3-10 мм/с. Скорость всплывания частиц зависит от их размеров и изменяется от 0,4-0,6 мм/с до 1-4 мм/с. В нефтеловушках удаляется до 96-98 % грубодиспергированной нефти, средняя эффективность их составляет 60-75 %.

by admin under Промышленная экология

Песколовки сооружают из сборных железобетонных элементов унифицированных размеров.

В них песок отмывается от органических примесей, что способствует его более эффективной утилизации.

Конструкции различных типов отстойников приведены на рисунке 33.

Рисунок 34 – Блок осветлителя
1 – осветлитель; 2 – желоб; 3 – осадкоуплотнитель

Отстаивание осуществляется под воздействием гравитационных сил в механических отстойниках и является наиболее медленным и экстенсивным процессом. В качестве отстойников можно использовать любые резервуары, а также специальные конструкции, оборудованные нефтесборниками, осветлителями и нефтеловушками.[ . ]

Отстаивание крупных частиц осуществляется в непрерывнодействующих отстойниках большой емкости. От мелких частиц освобождаются фильтрацией. Для осаждения коллоидных частиц (мельчайших глинистых частиц и белковых веществ) их подвергают коагуляции путем добавки в воду коагулянтов - сульфатов или двойных солей алюминия (алюминиевые квасцы). Ион-коагулянт должен иметь заряд, противоположный заряду коллоидной частицы, чтобы он мог адсорбироваться на поверхности заряженной частицы; это приводит к коагуляции (слипанию) отдельных частиц и образованию осадка.[ . ]

Отстаивание применяют при незначительных концентрациях. В результате отстаивания нефтепродукты всплывают на поверхность воды. откуда удаляются сборным устройством. Скорость движения вода в ловуцпсе 0,003 - 0.008 м/с.[ . ]

Осаждение происходит под действием силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и осветлители.[ . ]

Отстаивание - простейший метод, не требующий сложной аппа- ратуры и дополнительных энергетических затрат. Он характеризуется скоростью осаждения, переход осаждаемого вещества из подвижного и взвешенного или нерастворенного в водной среде в неподвижное состояние происходит за определенное время. При условии приемлемой продолжительности отстаивания эффективность очистки от взвесей составляет 50-60%, а снижение органических загрязнений взвесей составляет до 20-25%. К сожалению, этот процесс продолжителен во времени и ограничен с точки зрения дисперсности частиц.[ . ]

Отстаивание является наиболее простым и дешевым технологическим способом выделения дисперсных примесей из воды, в основе которого лежит разделение в поле гравитационных сил в условиях покоя или медленно движущегося потока жидкости. При этом взвешенные вещества с плотностью, большей плотности воды, осаждаются, вещества с меньшей плотностью — всплывают.[ . ]

Отстаивание является наиболее простым и часто применяемым в практике способом выделения из сточных вод грубодиспероных примесей, которые под действием гравитационной силы оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность.[ . ]

Отстаивание - удаление из сточных вод 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.[ . ]

Стадия отстаивания сточных вод с применением коагуляции дает возможность осветлить поступающие сточные воды и освободить их от алюминия на 50 %. Стадия фильтрования осветленных сточных вод через ионообменный фильтр с ка-тионитовой загрузкой позволяет очистить их от цинка примерно на 100 %, а от алюминия — на 89 %.[ . ]

Через 30 мин отстаивания фаза ила составляет 400 мл, вода над илом прозрачна. Определите иловый индекс, индекс плотности ила и объем ила (%).[ . ]

Эффективность отстаивания загрязненных стоков можно повысить, осуществляя его дважды — в первичных и вторичных отстойниках (в случае применения биохимической очистки вторичное отстаивание обычно производится после нее). С другой стороны, эффект очистки маслосодержащих сточных вод может быть сведен на нет несвоевременной очисткой отстойников и отсутствием систем сбора масел.[ . ]

Иловые площадки с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды (вариант II). В районах с климатическим коэффициентом п 1 для очистных сооружений пропускной способностью более 10 000 м3/сут следует предусматривать иловые площадки с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды [19] (рис. 7.16).[ . ]

Сооружения, © которых при отстаивании сточных вод выпадают тяжелые частицы, называются песколовками.[ . ]

Сооружения, в которых при отстаивании загрязненных промышленных вод всплывают более легкие части-цы, называются в зависимости от всплывающих веществ жироловками, маслоуловителями, нефтеловушками и др.[ . ]

Одним из методов интенсификации отстаивания является отстаивание в тонком слое, которое все шире црииеняется в различных отраслях промышленности.[ . ]

Удаление тонких взвесей из сточных вод отстаиванием требует относительно большого времени пребывания воды в отстойниках. Центрифугирование таких взвесей эффективно лишь при достаточной их агрегативной прочности, т. е. при условии, что взвешенные частицы не являются агрегатами коллоидных частиц, легко разрушающихся в турбулентном потоке. Кроме того, центрифуги эффективно осветляют жидкость с относительно высоким содержанием взвеси и при условии, что расход сточных вод невелик.[ . ]

При условии приемлемой продолжительности отстаивания эффект очистки от взвесей составляет 50—60%, а от нефтепродуктов — 50—70% (массовая концентрация последних снижается примерно до 20 мг/л).[ . ]

На практике достаточно широко используется отстаивание с использованием реагентов (коагулянтов, флокулянтов, их комбинаций) или без них. Кроме того, технология очистки.может включать фильтрование, флотацию, сорбцию, центрифугирование, хлорирование или озонирование. Краткая характеристика методов очистки нефтесодержащих стоков приведена в табл. 18.1.[ . ]

Как видно из приведенных результатов,при механическом отстаивании степень очистки воды составляет 70%, содержание твердых примесей в осветленной воде - более 2500 мг/л; при центробежной очистке вода характеризуется высокой степенью осветления (до 99%) и низким содержанием примесей в фугате (менее 200 мг/л) при одновременном увеличении скорости осаждения более чем в 3 раза.[ . ]

Схема очистки газовой смеси от твердых частиц методами отстаивания

Сущность механического метода основывается на том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси.[ . ]

Горизонтальная скорость v воды в отстойнике не должна превышать 12 мм/сек, а при отстаивании сточных вод, преимущественно содержащих органические взвеси, особенно крошку латекса, текстильные волокна и т. п., она должна быть не более 1,5—2 мм!сек. Охватывающая скорость осаждения органического шлама редко превышает 0,5 мм/сек, а часто находится в пределах 0,05— 0,2 мм]сек. Если основная масса взвешенных веществ состоит из хлопьев гидратов окислов железа, алюминия, хрома и других, образующихся при нейтрализации либо коагулировании сточных вод, то охватывающая скорость осаждения может быть принята при отсутствии опытных данных равной 0,4—0,6 мм/сек, а горизонтальная скорость движения воды — 3 -г- 5 мм!сек.[ . ]

Пруд-накопитель должен состоять из двух секций: первой, предназначенной для первоначального отстаивания от основного количества взвешенных частиц и нефтепродуктов, и второй, играющей роль аккумулятора. Объем секций первичного отстаивания принимают равным 20 % от общего объема пруда. Уменьшенный объем секций первичного отстаивания вызывается необходимостью сокращения поверхности, на которой могут скапливаться нефтепродукты и нефть.[ . ]

Простейшим способом доочистки нефтесодержащих вод после нефтеловушек является дополнительное отстаивание в прудах. Наряду с применением отстойных прудов в качестве самостоятельных сооружений доочистки они используются и как буферные пруды после других сооружений доочистки сточных вод (флотационных, фильтрационных) для гарантированного предохранения водоемов от загрязнения при неполадках и авариях на очистных станциях.[ . ]

В качестве илоуплотнителей принимаем вторичные радиальные отстойники диаметром 18 м с объемом зоны отстаивания одного отстойника №3.о = 788 м3 и объемом иловой зоны № 11Л= 160 м3 (см. табл. 5.19).[ . ]

При повышенном содержании в сточных водах труднооседающих веществ в качестве сооружений первичного отстаивания применяются отстойники - осветлители. Осветлители могут работать с предварительной коагуляцией и аэрацией сточных вод или без такой подготовки (табл. 2.11).[ . ]

Высокий эффект очистки сточных вод достигается различными способами интенсификации гравитационного отстаивания - преаэраци-ей, биокоагуляцией, осветлением во взвешенном слое (отстойники - осветлители) или в тонком слое (тонкослойные отстойники), атакже с помощью гидроциклонов.[ . ]

Основными операциями технологического процесса переработки жижки спиртопорошковым методом являются: отстаивание жижки для отделения от нерастворимой смолы, приготовление известкового молока, нейтрализация жижки и отстаивание ее от шлама, отгонка древесного спирта-сырца, упаривание отстоявшегося раствора уксуснокальциевой соли, сушка упаренного раствора, очистка и ректификация спирта-сырца. Следует заметить, что за последнее время мелкие сухоперегонные заводы часто спирт-сырец не вырабатывают из-за отсутствия сбыта.[ . ]

В тонкослойных элементах уменьшается путь движения выделяемых частиц и, следовательно, сокращается время отстаивания [см. формулу (2.1)]. При рациональном наклонном расположении обеспечивается саморазгрузка тонкослойных элементов от всплывающих и осаждающихся частиц. Существенным достоинством тонкослойного отстаивания является также уменьшение влияния на процесс отстаивания вихревых зон, конвективных потоков, турбулентных явлений. Как.показывает первый опыт применения тонкослойного отстаивания, производительность единицы объема отстойной зоны нефтеловушки может быть повышена в несколько раз.[ . ]

Объем магнетитного железняка намного (в два - четыре раза) меньше, чем объем осадка гидрата закиси железа; его отстаивание ускоряется не менее чем в два раза. Но не этот показатель является определяющим в разработке процесса утилизации.[ . ]

Предварительная подготовка проб воды (речной, озерной, морской, дождевой, снеговой и др.) обычно сводится к отделению взвеси отстаиванием или фильтрованием и последующему концентрированию радионуклидов упариванием подкисленного раствора до минимального объема или сухого остатка. Взвесь обрабатывают и анализируют отдельно или присоединяют после соответствующей обработки к основной пробе. При определении 1311 выпаривание производят после добавления к воде раствора карбоната калия или щелочи.[ . ]

Скорость осаждения частиц пыли в жидкой среде, так же как и в газе, зависит от их размера. На этом основан так называемый метод жидкостного отстаивания или отмучивания. Он заключается в отстаивании суспензии пыли в жидкости и удалении выделившейся твердой фазы через определенные промежутки времени. Этим методом разделяют частицы размером до 1 мкм. Разрешающая способность метода может быть увеличена при помощи центробежной сепарации, позволяющей производить анализ частиц от 1 до 0,1 мкм. Разновидность этого метода основана на применении сендиментометрических весов, в которых масса осаждающейся из суспензии пыли непрерывно фиксируется во времени весовым методом.[ . ]

На моноблочных очистных сооружениях очистка осуществляется в три ступени: на нефтеулавливающих устройствах - камеры I - II; на блоках тонкослойного отстаивания - камеры П—1П; на вертикальном угольном сорбционном фильтре из бусофита - камеры III - IV. Очистные сооружения монтируются в едином металлическом горизонтальном блоке подземного исполнения.[ . ]

Механическая очистка применяется прежде всего для отделения твердых и взвешенных веществ. Наиболее типичными в этой группе являются способы процеживания, отстаивания, инерционного разделения, фильтрования и нефтеулав-ливания (как разновидность отстаивания), — справедливо для обработки сточных вод. Для во-доподготовки из этой группы наиболее широко применяются отстаивание и фильтрование.[ . ]

Сооружения первого типа состоят из септика и следующей за ним системы подземной фильтрации. Сточная вода их жилого дома попадает в септик, где происходит ее отстаивание и частичное сбраживание в анаэробных условиях.[ . ]

Более совершенным является способ горячего насыщения, встречающийся на сухоперегонных заводах малой и средней производительности. По этому способу жижку после отстаивания перегоняют в кубе-испарителе. Образующиеся пары легколетучих веществ (спирты, эфиры, кетоны, альдегиды), кислот и воды пропускают через слой известкового молока в одном или двух насытителях, в которых кислоты нейтрализуются, а остальные пары проходят в холодильник и конденсируются. В перегонном аппарате остается растворимая смола, которую выводят в сборник. Процесс перегонки и нейтрализации заключается в следующем: отстоявшуюся жижку переливают в куб-испаритель, из него пары отводят в первый насытитель. В насы-тителе кислые пары барботируют через слой известкового молока высотой до 35 см, где почти полностью нейтрализуются. Его спускают в сборник и в течение суток отстаивают от механических примесей. Для полноты нейтрализации пары из первого насытителя можно пропустить через второй насытитель, который (для удобства работы) соединен также с кубом-испарителем. Пары из насытителя (второго или первого) конденсируются в холодильнике, полученный спирт-сырец отводят в сборник. Чтобы повысить крепость спирта-сырца, практически отбирают конденсат при отгонке первых 30% жижки, а остальные пары выпускают в атмосферу. Получаемый сырец содержит 6—10% (объемн.) спирта. Раствора с содержанием 20—25% уксуснокислого кальция получается около 65% от веса жижки. Растворимой смолы, влажностью около 30% и кислотностью до 10%, получается примерно 7% от веса жижки.[ . ]

Выбор механического метода очистки осуществляется с учетом размеров взвешенных частиц, если частицы Достаточно велики (диаметром более 30-50 мкм), то они могут легко выделяться отстаиванием или процеживанием. Коллидные частицы (диаметром 0,1-1,0 мкм) могут быть удалены фильтрованием, однако из-за ограниченной емкости фильтрующего слоя более подходящим способом при концентрациях взвешенных частиц более 50 мг/л является ортокинетическая коагуляция с последующим осаждением или осветлением во взвешенном слое.[ . ]

Дальнейшим развитием методов очистки производственных сточных вод, содержащих механические примеси, является внедрение очистки с применением гидроциклонов и центрифуг, а также отстаивание с предварительной магнитной обработкой производственных сточных вод.[ . ]

Общие сведения. Наиболее простым и распространенным способом обезвоживания осадков является сушка их на иловых площадках с естественным основанием (с дренажем или без дренажа), с отстаиванием и поверхностным отводом воды и на площадках-уплотнителях.[ . ]

Радиальные первичные отстойники с вращающимся водораспределительным устройством. В обычных радиальных отстойниках из-за несовершенства распределения сточной воды использование зоны отстаивания сооружения не превышает 50%- При этом наблюдается повышение скорости движения сточной воды, что значительно ухудшает эффективность их работы.[ . ]

Достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей, по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса, а также возможность получения шла ма более низкой влажности (90—95%), высокая степень очистки (95—98%), возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокисляе-мых веществ, бактерий и микроорганизмов. Все это способствует успешному проведению последующих стадий очистки сточных вод.[ . ]

Вместе с тем, по органолиптическим показателям (запах, привкус и тд.) в отдельные периоды года (паводок, гниение водорослей и др.) возникают специфические запахи, которые не снижаются при обработке воды. Процессы отстаивания при воздействии сульфата алюминия и первичное хлорирование, а также фильтрация и обеззараживание вторичным хлорированием сопровождаются образованием добочных продуктов - галогеносодержащих веществ, которые вызывают беспокойство санэпидемслужбы, в том числе формальдегид и диоксин, количество которого не представляется практически определить, т.к. оборудование для этих целей почти отсутствует.[ . ]

Оценка механического воздействия на коагуляцию золя сернистого железа в минерализованной воде (плотность 1,04 и 1,17) давалась по остаточному содержанию взвешенных веществ после перемешивания в течение 20 мин с последующим отстаиванием воды в течение 30 мин. Пробы воды на анализ остаточного содержания сернистого железа отбирались со средней ¡высоты цилиндров.[ . ]

Удаление этих примесей (осветление сточных вод) производят различными методами, к числу которых относятся отстаивание в гравитационном поле (в отстойниках) и в поле центробежных сил (в гидроциклонах), флотация и фильтрование. Выбор того или иного метода осветления зависит от концентрации взвешенного вещества, степени дисперсности его частиц и требований, предъявляемых к очищенной воде.[ . ]

Раствор тщательно взбалтывают и дают отстояться. Затем нижний слой - раствор мыла в спирте - сливают в другую делительную воронку, а эфирный раствор неомыляемых веществ промывают два раза этиловым спиртом. Для этого каждый раз берут по 20 мл 50 %-ного этилового спирта, который после взбалтывания и отстаивания сливают в делительную воронку со спиртовым раствором мыла.[ . ]

Решение проблемы полной утилизации сточных вод позволит не только сократить объемы потребления пресных вод, но и внести важный вклад в охрану окружающей среды за счет прекращения сброса загрязненных вод в водоемы. Широко применяемая в отечественной практике очистка нефтепромысловых сточных вод отстаиванием позволяет отделить диспергированную примесь (нефть, твердую взвесь) с размером частиц более 10 мкм и довести остаточное содержание примеси до 40-100 мг/л. Указанная степень очистки в ряде случаев не отвечает требованиям, предъявляемым к сточным водам, утилизируемым в системе ППД. Для доочистки сточных вод от тонкодисперсных и коллоидных примесей необходимо использовать физико-химические методы очистки.[ . ]

Казаны выполняются клепаными или сварными из трехмиллиметрового железа с геометрической емкостью 0,68 ж3, в которую помещается 0,5—0,55 ж3 (75—80 кг) бересты. Казаны обмурованы в простейшем печном устройстве, обогреваемом колосниковой топкой. Охлаждается парогазовая смесь в трубчатом холодильнике. Для приема конденсата имеется небольшой сборник, для отстаивания деревянный чан-отстойник. Запрессованную бересту пакетами вертикально ставят в казан через загрузочную дверку. Дверка герметизируется. В первый период, до появления капель дистиллята, процесс ведут интенсивно, далее до окончания — умеренно, по ходу выделения сырого дегтя.[ . ]

Высокие величины энергии межфазной границы благоприятствуют коапесценции частиц эмульсии, т. е. способствуют ее разрушению, и тем ускоряют разделение фаз в конечной стадии процесса экстрагирования. При малых энергиях межфазной границы возможно получение очень стойких эмульсий, особенно при небольшой разнице плотностей фаз экстракта и рафината. В последнем случае процесс отстаивания заменяют центрифугированием.[ . ]

Цель механической очистки сточных вод – удалить из жидкости нерастворенную взвесь. В большинстве случаев этот вид обработки является первой ступенью большой технологической схемы. Однако иногда он может применяться в качестве самостоятельного метода, если сток после прохождения сооружения по показателям соответствует нормам сброса.

Методы механической очистки сточных вод

Эффективность данного вида очистки стоков достигает 60-70% по мелкодисперсным взвесям и 90-95% по более крупным частицам. Механические методы считаются наиболее простыми и дешевыми. Кроме того, механические сооружения – одни из первых изобретенных человеком.

Процеживание

Эта наипростейшая процедура выполняется с помощью решеток и металлических сит. Сточная вода проходит черед решетку с размером ячейки около 16-25 мм, где задерживается крупный мусор. Затем сток поступает на сита, где из жидкости извлекаются более мелкие частицы.

Отстаивание

Отстаивание – это обязательная ступень в очистке сточных вод. Она позволяет извлечь из жидкости взвешенные вещества и удалить всплывающие примеси.

Принцип работы этого метода заключается в работе гравитационных и центробежных сил, за счет которых тяжелые частицы опускаются на дно аппаратов, а легкие (например, нефтепродукты) – всплывают и удаляются с поверхности жидкости.

Отстаивание: твердые частицы опускаются, легкие масла всплывают

Фильтрование

Фильтрование – это процесс пропускания сточных вод через пористый материал, ячейки которого задерживают мелкие примеси.

В качестве фильтрующих материалов используются:

металлические сетки;
хлопчатобумажные и полипропиленовые материалы, напоминающие вату;
песок, гравий и щебень.

Для тонкой очистки применяются мембраны обратного осмоса, пропускающие только молекулы H₂O.

Основные устройства и сооружения

К сооружениям механических методов обработки сточных вод относятся многочисленные модели сеток, решеток, отстойников, пескоуловителей, фильтров. Сколько и каких устройств нужно установить решается в зависимости от загрязненности стоков и нормативов сбросов, а также от их объема.

Решетки

Это сооружение позволяет задерживать крупные загрязнения, попадающие в сточные воды.

Они состоят из металлических прутов, приваренных к раме. Мусор со старых решеток убирается вручную, но более современные модели оснащаются автоматическими граблями. Они размещаются поверх решетки. Их задача – сгребать мусор с поверхности ячеек и переносить его в бункер для обезвоживания.

Наиболее технологичный вариант – это решетки-дробилки. Они не только задерживают частицы, но и сразу же их перемалывают. Таким образом значительно уменьшается объем отходов.

Принцип работы решетки

Песколовки

Песколовки очищают сточные воды от примесей, вес которых приблизительно равен песку. Плотность таких частиц больше плотности жидкости, поэтому они всегда опускаются на дно. В зависимости от движения потока песколовки бывают горизонтальными, с круговым движением сточных вод, тангенциальные.

Наиболее эффективными являются аэрируемые песколовки. В них дополнительно подается воздух, поток жидкости начинает закручиваться по спирали, песок оседает на дно. Такие механические сооружения обеспечивают минимальной количество органических веществ в осадке. Благодаря этому осадок из аэрируемых песколовок не подвержен загниванию.

Вид сверху на песколовку с круговым движением воды

Отстойники

Эти сооружения очистки сточных жидкостей предназначены для удаления мелких примесей, которые остаются после песколовок. Принцип работы схож с песколовками – поток спокойно движется через аппарат, частицы оседают на дно.

По направлению движения сточных вод данные сооружения механической обработки делятся на:

В зависимости от назначения отстойники бывают первичными (в начале схемы обработки) и вторичными (задерживают избыточный активный ил и биопленку после сооружений биологической обработки).

Полезный совет: чтобы отстойник работал лучше, его можно оборудовать преаэратором или тонкослойными модулями.

Иловые площадки

После механической обработки сточных вод за сутки образуется 0,8 л осадка на человека. Осадок представляет собой смесь из твердых частиц и органических примесей, влажность которой составляет 95%.

Чтобы снизить влажность осадка, его направляют на иловые площадки. Они представляют собой участки земли, на которые осадок выгружается тонким слоем и подсушивается. Итоговая влажность достигает 75%, а объем снижается в 3-7 раз.

Подсушенный осадок направляется на дальнейшую переработку.

Механическая очистка для частного дома

Для жилых коттеджей механическая обработка сточных вод чаще всего происходит в комплексном сооружении. Оно сочетает в себе сразу несколько методов (например, улавливание песка и фильтрация). Такие сооружения характеризуются небольшими габаритами.

Компактные сооружения очистки для частного дома

Технологические схемы механической очистки для частных домой чаще всего типовые, легко подбираются по числу обитателей дома и способам водоснабжения. Типовые схемы дешевле индивидуальных проектов, а по эффективности не отстают от них.

Другие методы очистки

Если механическая обработка не обеспечивает достаточного качества сточных вод, после нее используются другие методы: биологические или физико-химические.

Биологические

С помощью биологической очистки жидкость очищается от органических примесей, которые могут оставаться после предыдущих ступеней обработки. К таким примесям относятся фосфор, азот, а также вещества, повышающие значения БПК и ХПК.

Суть биологических методов заключается в разложении органики микроорганизмами, обитающими в очистных сооружениях. Микроорганизмы называются активным илом (в аэротенках) или биопленкой (в биофильтрах).

Физико-химические

Эти способы применяют чтобы очистить воду от растворенных веществ вместе с нерастворимыми примесями. Данные способы более эффективны, чем механическая и биологическая очистка. Поэтому они применяются в случаях, когда нужна вода высокого качества – например, при ее повторном использовании.

Физико-химическая очистка проводится с помощью процессов флотации, электролиза, сорбции, нейтрализации, экстракции.

Переработка осадка

Если осадок остается в бункере-накопителе долгое время, он начинает загнивать. Чтобы избежать подобных последствий, его обрабатывают, получая на выходе безопасную сухую массу или вторсырье.

К методам переработки осадка относятся: уплотнение, стабилизация, сбраживание, термическая и реагентная обработка.

Обезвоживание осадков проводят на иловых площадках или в аппаратах, напоминающих отстойники и фильтры (вакуум-фильтры и фильтр-прессы).

Для стабилизации применяются метантенки и аэротенки. В них органическая часть осадка перерабатывается микроорганизмами. Продуктами переработки являются минеральные вещества и газ, используемый как топливо.

Заключение

Механическая обработка сточных вод – это первая ступень очистки жидкости, которая извлекает из воды нерастворимые частицы и жидкости. В случаях, когда сточная вода сильно загрязнена, механические методы позволяют подготовить жидкость к следующим ступеням очистки. Благодаря им биологические и физико-химические сооружения не засоряются взвесью и лучше работают.

Читайте также: