Цель: изучить оборудование, применяемое при физико-химической очистке сточных вод.
Ход работы:
1. Ознакомиться с теоретическим материалом.
2. Описать и зарисовать оборудование физико-химической очистки сточных вод.
Теоретическая часть:
Отстаивание является самым простым, наименее трудоемким и дешевым методом выделения из сточной воды грубодиспергированных примесей, плотность которых отличается от плотности воды. Под действием силы тяжести загрязнения оседают на дно или всплывают на поверхность. Отстойные сооружения, используемые на очистных сооружениях канализации, классифицируются:
- по характеру работы: подразделяются на периодического действия (контактные) и непрерывного действия (проточные);
- по технологической роли: делятся на первичные отстойники (для осветления сточной воды), вторичные отстойники (для отстаивания воды, прошедшей биологическую очистку) и третичные отстойники (для доочистки), илоуплотнители, осадкоуплотнители;
- направлению движения потока воды: бывают вертикальные, горизонтальные, радиальные (разновидности: с центральным, периферийным и с радиальным подвижным впуском воды) и наклонные тонкослойные (в зависимости от схемы движения воды и осадка бывают прямоточными, противоточными и перекрестными);
- по способу обеспечения флокуляции взвешенных веществ: активная флокуляция (достигается путем аэрации, механического перемешивания или реагентной обработкой) и пассивная флокуляция (разновидности: в свободном объеме или в контактной среде);
- по способу выгрузки осадка: сооружения со скребковыми механизмами, илососами и гидросмывом.
Для очистки производственных сточных вод, содержащих всплывающие грубодиспергированные примеси (нефть, легкие смолы, масла) при концентрации свыше 100 мг/л, применяются специализированные отстойные сооружения, называемые нефтеловушками, смоло-, маслоуловителями. Продуктоловушки используются с той же целью для отстаивания из воды некоторых специфических веществ, а также для осаждения твердых механических примесей. Флотационные установки используют для удаления из сточных вод масел, нефтепродуктов, смол, жиров, и др. органических веществ.
Практическая часть:
1. Отстойники
Отстойниками называются резервуары, через которые проходят сточные воды. Причем скорость их потока замедляется настолько, что тяжелые компоненты осаждаются на дно в виде тяжелого шлама, а плавающие вещества собираются на поверхности воды. Толщина слоя тяжелого шлама на дне отстойника уменьшается в направлении потока сточной воды, в то время как слой плавающих на поверхности веществ распределяется равномерно по всей площади. Оба слоя остаются в отстойнике. В зависимости от направления течения воды в процессе отстаивания различают следующие виды отстойников:
Первичное осветление сточной воды осуществляется в первичных отстойниках (горизонтальных, вертикальных, радиальных). Они располагаются в технологической схеме непосредственно после песколовок и предназначены для выделения взвешенных веществ из сточной воды. Основной характеристикой работы первичных отстойников является эффективность осветления (отстаивания).
Горизонтальные отстойники п рименяются на очистных сооружениях канализации производительностью 15-100 тыс. м3/сут. Представляют собой прямоугольные в плане резервуары, разделенные продольными перегородками на несколько отделений. Поток воды в них движется горизонтально (рис. 1.1). Выпадающий по длине отстойника осадок перемещается скребком в расположенные на входе приямки, откуда под гидростатическим давлением выдавливается в самотечный трубопровод. Всплывающие нефтепродукты и жировые вещества собираются в конце сооружения в жиросборный лоток, из которого также самотеком отводятся на перекачку.
Рис. 1.1. Горизонтальный отстойник
1 – подводящий лоток; 2 – полупогружная доска; 3 - скребковая тележка; 4 – отводящий лоток; 5 – жиросборный лоток; 6 – удаление осадка.
Вертикальные отстойники
Вертикальные отстойники применяются на очистных сооружениях производительностью 2-20 тыс.м2/сут. Представляют собой круглые в плане резервуары с коническим днищем, в которых поток осветляемой воды движется в вертикальном направлении. Вертикальные отстойники бывают с центральным впуском воды, с нисходяще-восходящим движением воды, с периферийным впуском воды.
Рис. 1.2. Вертикальный отстойник с центральным впуском
1 - центральная труба; 2 - зона отстаивания; 3 - осадочная часть; 4 - отражательный щит; 5 - периферийный сборный лоток; 6 - кольцевой лоток; 7 - удаление осадка
Радиальные отстойники
Имеют круглую в плане форму резервуаров, в которых сточная вода подается в центр отстойника и движется радиально от центра к периферии (см. рис. 1.3). Скорость изменяется от максимума в центре до минимального значения на периферии. Выпавший осадок перемещается в иловый приямок скребками, расположенными на вращающейся ферме. Частота вращения фермы с илоскребами составляет 2-3 ч-1. Диаметр типовых радиальных отстойников составляет 18-50 м. Они используются на очистных станциях производительностью свыше 20 тыс. м /сут. Эффект осветления достигает 50-55%.
Рис. 1.3. Радиальный отстойник
1 - подача сточной воды; 2 - сборный лоток; 3 - отстойная зона; 4 - иловый приямок; 5 - скребковый механизм; 6 - удаление осадка.
В отстойниках с вращающимся водораспределительным и водосборным устройством (рис. 1.4) основная масса воды находится в состоянии покоя. Подача исходной воды и отвод осветленной воды производятся с помощью свободно вращающегося желоба, разделенного перегородкой на две части. С внутренней стороны лоток ограничен перегородкой, снизу - щелевым днищем и снаружи - распределительной решеткой с вертикальными щелями, снабженной струенаправляющими лопатками. Диаметры типовых отстойников с вращающимся сборно-распределительным устройством составляют 18 и 24 м.
Рис. 1.4. Отстойник с вращающимся сборно-распределительным устройством
1 - подача сточной воды; 2 - щелевое днище; 3 - струенаправляющие лопатки; 4 - продольная перегородка; 5 - водосборный лоток; 6 - направляющий козырек; 7 - отвод осветленной воды; 8 - удаление осадка
Биофлокуляция – это метод интенсификации процесса отстаивания, заключающийся в добавлении к сточной воде активного ила (биопленки) и аэрации получившейся смеси. При этом эффективность осветления увеличивается до 60-80%, а снижение БПК - на 40-50%. Биофлокуляция осуществляется в таких сооружениях, как преаэраторы и бифлокуляторы.
Рис. 1.5. Блок преаэратор - первичный горизонтальный отстойник;
1 - преаэратор; 2 - подача воздуха;
3 - отстойник
Вторичное отстаивание осуществляется во вторичных отстойниках, которые располагаются в технологической схеме после сооружений биологической очистки в искусственно созданных условиях (аэротенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы, биотенки и др.) и служат для выделения активного ила или отмершей биопленки из очищенной сточной воды.
Для очистных сооружений небольшой производительности (до 20 тыс. м3/сут) применяются вертикальные вторичные отстойники (бывают круглые в плане с конической иловой частью, аналогичные первичным, но с меньшей высотой зоны отстаивания; и квадратные в плане (12x12 м, 14x14 м) с четырехбункерной пирамидальной иловой частью); для очистных станций средней и большой пропускной способности (более 15 тыс. м3 /сут) - горизонтальные и радиальные.
Иловая смесь подводится к центральному распределительному устройству - коническому раструбу внутри металлического цилиндра. Осветленная вода собирается в кольцевой желоб по периметру отстойника. Активный ил удаляется самотеком под гидростатическим давлением через щели (сосуны) подвижного илососа в иловую камеру с регулируемым водосливом.
Рис 1.6. Вторичный радиальный отстойник
1 - подача иловой смеси; 2 - сборный лоток очищенной воды;
3 - удаление активного ила; 4 - илосос;
5 - распределительный кожух
2. Флотационные установки
Флотационные установки применяются в тех случаях, когда нерастворимые вещества, находящиеся в сточных водах, вследствие своего удельного веса с трудом или вообще не отстаиваются самопроизвольно. Нерастворимые вещества, в результате прилипания к ним мельчайших пузырьков воздуха, поднимаются на поверхность воды в виде пенистого слоя, который затем удаляется. Всплывание нерастворимых веществ обеспечивается в том случае, если наряду с достаточной подачей воздуха происходит прочное прилипание пузырьков воздуха к взвешенным частичкам. Для этого с помощью смачивающих веществ (пенообразователей), понижается поверхностное натяжение воды. В результате этого и с одновременной подачей воздуха достигается сильное пенообразование. Прибавление флокулирующих веществ еще больше усиливает флотацию. Необходимая величина хлопьев имеет для осветления существенное значение.
Флотационные установки состоят в основном из пенообразователя, куда поступают воздух, смачивающие и флокулирующие вещества и часть сточных вод, воронкообразного или цилиндрического резервуара, где сточные воды медленно проходят от середины к краям, а взвешенные вещества с прилипшими к ним пузырьками воздуха собираются на поверхности воды в виде пены и, наконец, из механизма для снятия пены.
Рис. 2 Ловушка Вольфа для взвешенных веществ.
1 – впуск сточных вод; 2 – пенообразователь; 3 – привод;
4 – пеносниматель; 5 – сборный желоб;
6 – выпуск сточных вод;
7 – отделение для волокна; 8 – выпуск волокна.
Самыми известными флотационными установками для сточных вод являются ловушки Вольфа. В них часть сточной воды идет в ответвление от подводящей трубы, проходит через пенообразователь и вновь соединяется с остальной водой. Сточная вода поступает в центр флотационного резервуара и оттуда в цилиндрическую часть для перемешивания, где она, прежде всего, освобождается от пузырьков воздуха. Оттуда вода течет к наружному краю и в сточный желоб. Во флотационном резервуаре вращается пеносниматель, направляющий пену в узкий, радиально расположенный воронкообразный пеноприемник. На том же принципе основана и работа аэрофлотатора, причем воздух растворяется в сточной воде, под давлением в автоклаве, а затем при уменьшении давления он выделяется во флотационной камере в виде мельчайших пузырьков. Последние прилипают к взвешенным веществам и поднимают их наверх.
3. Ловушки для жиров, масел и бензина
Твердые и жидкие вещества низкого удельного веса, находящиеся в неэмульгированном состоянии в значительных количествах, должны отделяться в специальных установках – в жиро- и маслоловушках. Отделение происходит в приемниках или отстойниках, устроенных таким образом, чтобы сточная вода медленно протекала в определенном направлении, а легкие вещества всплывали бы и собирались на поверхности аппарата в виде слоя. Нефтеловушки бывают трех видов: горизонтальные, многоярусные (тонкослойные) и радиальные.
Горизонтальная нефтеловушка представляет собой отстойник (рис. 3.1), разделенный продольными стенками на параллельные секции. Сточная вода из отдельно расположенной распределительной камеры поступает по самостоятельным трубопроводам через щелевую перегородку в каждую секцию. Освобожденная от нефти вода в конце секции проходит под затопленной стенкой и через водослив переливается в отводящий трубопровод. Всплывшая нефть сгоняется скребковым механизмом к щелевым поворотным трубам и выводится по ним из секции. Осадок, выпадающий на дно, тем же транспортером сгребается к приямку, откуда его гидроэлеваторами периодически удаляют по илопроводу. Расчетная продолжительность отстаивания должна быть не менее 2 ч, скорость движения воды принимается 3-10 мм/с.
| Рис. 3.1. Горизонтальная нефтеловушка 1 - подводящая труба; 2 - щелевая распределительная перегородка; 3 - нефтесборная труба; 4 - механизм передвижения скребков; 5 - скребковый транспортер; 6 - трубопровод отвода осветленной воды; 7 - гидроэлеватор; 8 - подача воды к гидроэлеватору; 9 - отвод осадка |
Многоярусная нефтеловушка (тонкослойная) является усовершенствованной конструкцией горизонтальной ловушки, имеет меньшие габариты, более экономична.
Рис. 3.2. Многоярусная нефтеловушка
1 - подводящая труба;
2 - водораспределительная труба;
3 - нефтесборная труба;
4 - пропорциональное водораспределительное устройство;
5 - тонкослойный модуль;
6 - скребковый транспортер;
7 - трубопровод отвода осветленной воды;
8 - гидроэлеватор;
9 - отвод осадка
Сточная вода из отдельно расположенной распределительной камеры по трубопроводам в секции нефтеловушки и через поперечную горизонтальную распределительную трубу с вертикальными патрубками и диффузорами распределяется по ширине и глубине зоны глубокой очистки. Здесь в течение 1-4 мин выделяется основное количество грубодиспергированной нефти и осадка. Затем поток проходит через пропорциональное водораспределительное устройство и поступает в полочный блок. Блок работает по перекрестной схеме. Поток осветленной воды проходит под полупогружной перегородкой и выводится через водослив и водосборный лоток. Всплывшие в зоне грубой очистки нефтепродукты отводятся постоянно через щелевую поворотную трубу, над тонкослойными блоками постоянно сгоняются скребками в направлении потока к концу отстойной зоны и через вторую поворотную трубу периодически выводятся из сооружения. Осадок удаляется с помощью гидроэлеватора.
Радиальные нефтеловушки применяют вместо горизонтальных нефтеловушек и прудов дополнительного отстаивания.
Конструкция нефтеловушек этого типа похожа на конструкцию радиальных отстойников (рис. 2.3).
Рис. 3.3. Радиальная нефтеловушка
1 - подача сточной воды; 2 - сборный лоток; 3 - скребковый механизм; 4 - нефтесборная труба;
5 - направляющий цилиндр; 6 - удаление осадка
Сточная вода поступает в нижнюю часть радиальной нефтеловушки по трубопроводу, расположенному под ее днищем и переходящему в вертикальный раструб с направляющим цилиндром. Цилиндр обеспечивает заглубленный впуск воды в отстойную зону сооружения и распределяет воду по всему рабочему объему нефтеловушки. Для сбора осветленной воды предусмотрен кольцевой лоток с пропорциональным водосливом. Всплывшие нефтепродукты сгоняются вращающимся скребком к стационарно расположенной нефтесборной трубе. Осевший осадок сгребается вращающимся скребком к центральному приямку, откуда насосом перекачивается в шламонакопитель.
Вывод: