Материал: Инженерные способы защиты окружающей среды. Сафонова Л.Б., Звягина Л.Н

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

Процеживание и отстаивание. Процеживание произ-

водится через решетки или сита в зависимости от величины и гидравлических свойств выделяемых частиц. Решетки бывают подвижные и неподвижные. При очистке малых и средних количеств сточных вод используют неподвижные решетки.

В зависимости от способа очистки решеток от налипших загрязнений различают простые решетки (очистка ручным способом) и механические (очистка при помощи различных приспособлений). Для извлечения из сточных вод ценных продуктов, находящихся в нерастворенном состоянии, используются сита барабанные и дисковые.

Для улавливания из сточных вод примесей минерального происхождения, главным образом песка геометрической крупности 0,15 мм и выше, применяют песколовки, которые по направлению движения воды подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением воды.

Принцип действия песколовки основан на том, что под влиянием сил тяжести частицы, удельный вес которых больше, чем удельный вес воды, по мере движения их вместе с водой в резервуаре оседают на дно. В соответствии с закономерностями гидравлики потока, песчинки уносятся вместе с водой только при определенной скорости течения. При снижении этой скорости крупицы песка оседают на дно резервуара, а вода течет дальше.

Песколовки бывают горизонтальные, в которых вода движется в горизонтальном направлении, вертикальные, в которых вода движется вертикально вверх и круглые с винтовым поступательно-вращательным движением воды.

56

Впоследних происходят процессы, аналогичные явлениям, наблюдаемым в чайной чашке. При перемешивании налитого в чашку чая чаинки собираются в центре чашки. При круговом движении воды в круглой песколовке крупные частицы песка аналогичным образом собираются в ее центре. Через устроенное в центре песколовки отверстие они попадают в специальную камеру.

При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90 % нерастворимых механических примесей различного характера (песок, глинистые частицы, окалина и другие), а из бытовых – до 60 %.

Вцелях очистки сточных вод от нефтепродуктов также широко применяется метод отстаивания, который в данном случае основан на способности самопроизвольного разделения воды и нефтепродуктов. Выделение нефтепродуктов производится в нефтеловушках. Грязная вода подается в приемную камеру и, пройдя под первой перегородкой, попадает в отстойную камеру, где и происходит процесс разделения воды и нефтепродуктов. Очищенная вода выводится из нефтеловушки, а нефтепродукты образуют пленку на поверхности воды и удаляются по перфорированным нефтесборным трубам. Подобным образом устроены жироловушки, маслоловушки и смололовушки, использующие принцип разности плотности воды и загрязнений, более легких (например, масло), чем вода.

Для задержания оседающих и плавающих примесей применяют отстойники, которые по направлению движения воды делятся на горизонтальные и вертикальные. К отстойникам с горизонтальным движением воды относятся также радиальные. Основная масса взвешенных веществ (40 – 60%) выпадает в осадок в течение 1,5 ч отстаивания. Вертикальные от-

стойники диаметром 4,5 – 9 м и высотой отстойной части 3 м применяют при расходе сточных вод до 10 тыс. м3 в сутки. При больших расходах используют горизонтальные или радиальные отстойники. Эффективность отстойников можно повысить уве-

57

личением скорости осаждения частиц путем их укрупнения коагуляцией и флокуляцией.

Фильтрование – удаление взвешенного вещества из воды путем пропускания ее через слой пористого материала или через сетки с изменяющимся размером отверстий. С помощью этого метода очищают сточные воды, содержащие тонкодисперсные примеси в небольшой концентрации. Его применяют также после физико-химических и биологических методов очистки, поскольку некоторые из них сопровождаются выделением в очищаемую жидкость механических загрязнений. В основном распространены сетчатые фильтры и фильтры с зернистой загрузкой. К сетчатым фильтрам относятся барабанные сетки и микрофильтры. Зернистые фильтры бывают с нисходящими (сверху вниз) и восходящим (снизу вверх) потоками. Фильтры с нисходящим потоком могут иметь однослойную и многослойную загрузку. Для стабильной и эффективной очистки применяют двухступенчатое фильтрование воды. При этом на первой ступени фильтрации движение воды осуществляется снизу вверх, а на второй ступени – сверху вниз.

Удаление взвешенных примесей под действием цен-

тробежных сил. С этой целью применяют гидроциклоны, которые относятся к сооружениям гравитационно-отстойного типа с вращательным движением в рабочей зоне, создаваемым тангенциальным подводом осветляемой воды к цилиндрическому корпусу.

Используются открытые и напорные гидроциклоны. Открытые гидроциклоны, по производительности существенно превосходящие отстойники, применяют для выделения из сточных вод оседающих и всплывающих веществ.

Напорные гидроциклоны, изготавливаемые из нержавеющей стали, применяют для выделения из сточных вод примесей минерального происхождения, плотность которых значительно отличается от плотности воды.

Преимущество гидроциклонов заключается в высокой удельной производительности, сравнительно низких капитальных затратах на строительство, компактности и возможности

58

автоматизации их работы. В то же время недостатком гидроциклонов, в частности, напорных является большой расход электроэнергии и быстрый износ стенок в связи с абразивностью извлекаемых веществ.

Для повышения производительности гидроциклоны малого диаметра объединяют в общий агрегат, в котором они работают параллельно. Такие агрегаты называют мультигидро-

циклонами.

Химические методы очистки

Эти методы применяют для удаления растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения, а иногда и для дополнительной очистки сточных вод до или после биологической очистки. Наиболее часто с помощью химической очистки удаляют ионы тяжелых металлов. Основными приемами химических методов очистки сточных вод являются нейтрализация, окисление – восстановление и осаждение малорастворимых соединений.

Нейтрализация применяется для обработки производственных сточных вод, содержащих щелочи и кислоты. Предварительная нейтрализация указанных вод является обязательной процедурой перед сбросом их в водоём.

59

Рис. 4. Нейтрализатор сточных вод

Реакция нейтрализации в водных растворах происходит между гидратированными ионами водорода и гидроксидионами, содержащимися соответственно в сильных кислотах и

основаниях:

H+ + OH− → H2O

Рациональным является взаимное объединение кислых и щелочных стоков, если при этом не происходит выпадения осадков в трубах и, как следствие, засорения сети.

В целях нейтрализации кислых вод применяют щелочные реагенты: известь СаО, гашеную известь Са(ОН)2, кальцинированную соду Na2CO3, каустическую соду NaОН, аммиачную воду, а также фильтрование через нейтрализующие материалы природного происхождения: известняк СаСO3, доломит СаСO3 MgСO3 и др. При нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту, ее концентрация не должна превышать 1,5 г/л, так как при большей концентрации поверхность нейтрализующих материалов покрывается плотным слоем малорастворимого гипса СаSO4 2Н2O, и процесс нейтрализации прекращается. Для нейтрализации щелочных вод наиболее час-

60