Реферат: Очистка сточных вод

Очистка сточных вод

Введение

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Основные загрязнения сточных вод - физиологические выделения человека и животных, отходы и отбросы, получающиеся при мытье продуктов питания, посуды, помещений, стирке белья, а также образующиеся в технологических процессах на промышленных предприятиях. Бытовые и многие производственные воды содержат значительное количество органических веществ, которые могут загнивать, что очень опасно для людей, животных и рыб. Для поддержания санитарного благополучия необходимо удалять сточные воды с территории населенных пунктов, чтобы не загрязнять окружающую местность и водоемы.

Под очисткой сточных вод подразумевается их обработка различными методами с целью разрушения или извлечения содержащихся в них минеральных и органических веществ до степени, позволяющей сбрасывать эти воды в водоемы и водотоки или повторно использовать их для производственных и других целей. К очистке воды относятся также ее обезвреживание и обеззараживание, удаление вредных для человека, животных или растений веществ и устранение из воды болезнетворных микроорганизмов и вирусов.

Для очистки сточных вод предусматривается комплекс отдельных сооружений, в которых по ходу движения сточная вода постепенно очищается сначала от крупных, а затем от все более мелких загрязнений, находящихся в нерастворенном состоянии.

Для очистки сточных вод применяются следующие методы:

механический (осуществляется на таких сооружениях, как решетки, песколовки, усреднители, отстойники различного назначения, гидроциклоны, нефтеловушки, жироловки, смолоулавливатели, фильтры разнообразных конструкций, центрифуги, жидкостные сепараторы);

химический (используются реагенты, позволяющие нейтрализовать и окислить сточные воды, вывести некоторые компоненты в осадок);

физико-химический (используются такие сооружения, как коагуляторы, флотаторы, экстракторы, сорбционные и ионообменные фильтры);

электрохимический (электрофлотаторы, электрокоагуляторы, электролизеры различных конструкций, т. е. устройства, использующие для интенсификации химических и физико-химических процессов электрический ток);

биологический (применяются аэротенки, метантенки, биофильтры, биопруды и другие сооружения, в которых очистка сточных вод осуществляется с помощью биологических процессов. В последнее время разработан ряд новых технологических процессов - мембранные способы, синтетические сорбенты, окислительные методы, применение чистого технического кислорода или обогащенного им воздуха, использование специфического биоценоза.

Я в своей работе попытаюсь наиболее полно раскрыть методы механической очистки воды.

Механические методы очистки сточных вод

Общие сведения о механической очистке сточных вод

В городских сточных водах содержится большое количество нерастворимых и малорастворимых веществ с размером частиц более 0,1 мкм, которые образуют с водой дисперсные системы- суспензии и эмульсии. Такие системы являются кинетически неустойчивыми и в определенных условиях способны разрушаться-выпадать в осадок или всплывать на поверхность воды.

Механическая очистка - это выделение из сточных вод находящихся в них нерастворимых грубодисперсных примесей, имеющих минеральную или органическую природу.

Механическую очистку сточных вод применяют преимущественно как предварительную. Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65%, а из некоторых производственных сточных вод на 90-95%. Задачи механической очистки заключаются в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам. Механическая очистка сточных вод является в известной степени самым дешевым методом их очистки, а поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод механическими методами.

В настоящее время к очистке предъявляют большие требования. Это приводит к созданию высокоэффективных методов физико-химической очистки, интенсификации процессов биологической очистки, разработке технологических схем с сочетанием механических, физико-химических и биологических способов очистки и повторным использованием очищенных вод в технологических процессах.

Механическую очистку проводят для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем процеживания, отстаивания и фильтрования.

Для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных веществ применяют процеживание воды через различные решетки и сита. Для выделения из сточной воды взвешенных веществ, имеющих большую или меньшую плотность по отношению к плотности воды, используют отстаивание. При этом тяжелые частицы оседают, а легкие всплывают.

Сооружения, в которых при отстаивании сточных вод выпадают тяжелые частицы, называются песколовками.

Сооружения, в которых при отстаивании загрязненных промышленных вод всплывают более легкие частицы, называются в зависимости от всплывающих веществ жироловками, маслоуловителями, нефтеловушками и др.

Фильтрование применяют для задержания более мелких частиц. В фильтрах для этих целей используют фильтровальные материалы в виде тканей (сеток), слоя зернистого материала или химических материалов, имеющих определенную пористость. При прохождении сточных вод через фильтрующий материал на его поверхности или в поровом пространстве задерживается выделенная из сточной воды взвесь.

Механическую очистку как самостоятельный метод применяют тогда, когда осветленная вода после этого способа очистки может быть использована в технологических процессах производства или спущена в водоемы без нарушения их экологического состояния. Во всех других случаях механическая очистка служит первой ступенью очистки сточных вод.

/. Процеживание

Процеживание - задержание наиболее крупных загрязнений и частично взвешенных веществ на решетках и ситах. Это один из простейших механических методов.

Решетки выполняют роль защитных сооружений для предварительного удаления крупных отходов, которые могут нарушить нормальный режим работы последующих агрегатов.

Основным элементом решеток является рама с рядом металлических стержней, расположенных параллельно друг другу и создающих плоскость с прозорами, через которую процеживается вода. Для устройства решеток применяются стержни прямоугольной, прямоугольной с закругленной частью, круглой и другой форм (рис. 2).

Рис.2 Профили стержней решеток.

Стержни прямоугольной формы применяют чаще других. Толщина стержней обычно равна 6-10 мм, ширина прозоров между стержнями обычно принимается. Для решеток новых конструкций отечественного и зарубежного производства толщина стержней (пластин) составляет 3-10 мм, ширина прозоров 3-16 мм.

Скорость протока воды не должна превышать 1 м/с во избежание продавливания отходов. Решетки устанавливаются в расширенных каналах называемых камерами. Решетки подразделяют: с ручной (до 0,1 /сут снимаемых отходов) или механизированной очисткой; вертикальные или наклонные; совмещенные с дробилкой, подвижные и неподвижные (рис. 3).

Рис.3 Решетка с ручной очисткой

Решетки очищаются граблями. При большом количестве улавливаемых отбросов (более 0,1/сут) их удаление и подъем из воды механизируется (рис. 5). Задержанные загрязнения подвергаются дроблению на специальных дробилках, а затем или сбрасываются в поток воды или транспортируются в метантенки на сбраживание.

Рис. 5 Решетка с механическими граблями;

- решетка; 2 - бесконечная цепь; 3 - грабли; 4 - конвейер

Размер решеток определяется из условия обеспечения в прозорах решеток оптимальной скорости 0,8-1,0 м/с при максимальном расходе сточных вод. При большей скорости уловленные загрязнения «продавливаются» через решетки. При меньшей скорости в уширенной части канала перед решеткой начинают выпадать в осадок крупные фракции песка.

Исходя из общей ширины решеток, подбирается необходимое количество рабочих решеток, дополнительно устанавливают 1-2 резервные решетки и предусматривают обводной канал для пропуска воды в случае аварийного засора решеток.

Решетки размещают в отапливаемых и вентилируемых помещениях. В месте установки на дне камеры выполняется уступ, равный величине потерь напора в решетке (рис. 3). Между решетками для их обслуживания предусматривают проходы шириной не менее 1,2 м - для механических решеток и 0,7 м - для решеток с ручной очисткой.

Соответственно существуют марки решеток: МГТ (механизированные поворотные), МГ (механизированные грабли), РМН (решетки механизированные наклонные), РМУ (решетки механизированные универсальные), РМБ (механизированные вертикальные), РДГ (решетка дуговая гидравлическая), RS (решетка ступенчатая механическая фирмы «MEVA»), РД (решетки-дробилки).

Количество отбросов, задерживаемых на решетках - 16-50 л на 1000  воды, их влажность равна 80%, зольность 7-8%, плотность - около 750 кг/ Удельное количество задерживаемых отбросов зависит от ширины прозоров решеток (таблица 1).

Таблица 1

Зависимость удельного количества отбросов от ширины прозоров решетки

Для дробления отбросов, извлеченных из сточной воды, применяют молотковые дробилки, которые работают при подачи в них технической воды (после первичных или вторичных отстойников) из расчета 40 на 1 т отбросов.

Существуют конструкции решеток, совмещенные с дробилками - решетки-дробилки (комминуторы), в которых измельчение уловленных отбросов происходит под водой. Отечественная промышленность выпускает решетки-дробилки марки РД и круглые решетки-дробилки марки КРД.

Решетки-дробилки типа РД состоят из вращающегося щелевого барабана с режущими пластинами и резцами, неподвижного корпуса с трепальными гребнями и приводного механизма (рис. 6). Измельчение отбросов происходит при взаимодействии пластин и резцов с трепальными гребнями корпуса.

При наличии в стоках волокнистых включений применяют ленточные или барабанные сита. Это обычно проволочное устройство (например из бронзы) или устройство в виде цилиндра, у которого поверхностью является сетка. Загрязнения удаляются водой или щетками.

Рис.6 Решетка-дробилка РД

- щелевой барабан; 2 - приводной механизм; 3 - отводной дюкер

/. Отстаивание

Отстаивание - выделение из сточных вод взвешенных веществ под действием силы тяжести на песколовках (для выделения минеральных примесей), отстойниках (для задержания более мелких оседающих и всплывающих примесей), а также нефтеловушках, масло- и смолоуловителях. Разновидностью этого метода является центробежное отстаивание, используемое в гидроциклонах и центрифугах.

При отстаивании происходит гравитационное разделение воды и взвешенных веществ, имеющих плотность больше (они опускаются на дно) или меньше (примеси всплывают) плотности воды.

Содержащиеся в сточной воде нерастворимые вещества (например, песок, шлак, стеклянная крошка и др.) крупностью 0,15-0,25 мм могут накапливаться в отстойниках, метантенках, снижая тем самым производительность этих сооружений. Осадок, содержащий песок, плохо транспортируется по трубопроводам.

Для предварительного выделения из сточных вод нерастворимых минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.) под действием силы тяжести применяются песколовки. Песколовки - это механические сооружения для задержания тяжелых минеральных и органических примесей при расходе стоков более 100 /сут. Они задерживают частицы размером более 0,15 мм или гидравлической крупностью более 13,2 мм/с. Количество песколовок или отделений должно быть не менее двух, причем все - рабочие.

По направлению движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные, вертикальные (которые малоустойчивы и применяются редко) и с вращательным движением жидкости; последние подразделяются на тангенциальные и аэрируемые.

Горизонтальные песколовки представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рис. 7). Важнейшими элементами песколовки являются: входной и выходной каналы; бункер для сброса осадка, располагаемый в начале песколовки. Кроме этого, в песколовке имеются механизм для перемещения осадка в бункер и гидроэлеватор для удаления песка. Механизмы применяются двух типов: цепные и тележечные. Цепные механизмы состоят из двух бесконечных цепей, расположенных по краям песколовки, с закрепленными на них скребками (рис. 7). Механизмы тележечного типа состоят из тележки, перемещаемой над песколовкой по рельсам вперед и назад, на которой подвешивается скребок.

Рис. 7 Горизонтальная песколовка

-        цепной скребковый механизм; 2 - гидроэлеватор; 3 - бункер

Кроме механизмов, для перемещения осадка применяются гидромеханические системы, которые представляют собой смывные трубопроводы со спрысками, уложенными вдоль днища в лотках.

Разновидностью этого типа песколовок является песколовка с круговым движением жидкости. Она представляет собой круглый резервуар конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды (рис. 8). Весь улавливаемый осадок проваливается через щель в осадочную часть. Для выгрузки осадка достаточно гидроэлеватора.

Рис. 8 Горизонтальная песколовка с круговым движением воды

-        кольцевой желоб; 2 - осадочный конус; 3 - подводящий канал; 4 - отводящий канал

Оптимальная скорость движения воды в горизонтальных песколовках 0,15-0,3 м/с, гидравлическая крупность задерживаемого песка 18-24 мм/с. Горизонтальные песколовки применяют при расходах стоков свыше 10000, а горизонтальные песколовки с круговым движением - до 70000.