Источники загрязнения внутренних водоемов

Очистка сточных вод - обработка  сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения- сложное производство. В нем, как  и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и  готовая продукция (очищенная вода).

Методы очистки сточных вод  можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных  вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные  частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками,  а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка  позволяет выделять из бытовых сточных  вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых  как ценные примеси, используются в  производстве.

Химический метод заключается  в том, что в сточные воды добавляют  различные химические реагенты, которые  вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых  осадков. Химической очисткой достигается  уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%. При физико-химическом методе обработки из сточных вод  удаляются тонко дисперсные и  растворенные неорганические примеси  и разрушаются органические и  плохо окисляемые вещества, чаще всего  из физико-химических методов применяется  коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит  также электролиз. Он заключается  в разрушении органических веществ  в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка  осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных  вод с помощью электролиза  эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и  некоторых других областях промышленности.

Загрязненные сточные воды очищают  также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

Среди методов очистки сточных  вод большую роль должен сыграть  биологический метод, основанный на использовании закономерностей  биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических  устройств по очистке сточных  вод: биофильтры, биологические пруды  и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной  пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим  началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке  сточных вод принимают участие  все организмы, населяющие водоем.

Аэротенки огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком  подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются  в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной  воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные потребляя, бактерии  омолаживают бактериальную  массу ила.

Сточные воды перед биологической  очисткой подвергают механической, а  после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также  другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.) Биологический  метод дает большие результаты при  очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при  очистке отходов предприятий  нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.

Какую бы схему очистки не выбрало  предприятие, первой стадией очистки  сточных вод является удаление взвешенных частиц. Оборудование, с помощью  которого этот процесс, возможно, осуществить  мы  и рассмотрим в данной работе.

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Удаление взвешенных частиц  из сточных вод

Промышленные и бытовые  сточные воды содержат взвешенные частицы растворимых и нерастворимых веществ. Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие, образуют с водой дисперсную систему. В зависимости от размера частиц дисперсные системы делят на три группы: 1) грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); 2) коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм—1 нм; 3) истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов.

Для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют гидромеханические процессы (периодические  и непрерывные) процеживания, отстаивания (гравитационное и центробежное), фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени   очистки.

 

4.1. Усреднители. Фракционаторы

Для обеспечения  нормальной работы очистных сооружений усредняют расход сточной воды или  концентрации веществ, находящихся в ней. Иногда усреднение осуществляют по двум показателям одновременно. Исключение пиковых расходов воды, поступающей на очистку, позволяет более экономично и надежно проводить процесс.

Усреднение  проводят в контактных и проточных  усреднителях. Контактные усреднители  используют при небольших расходах сточной воды, в периодических  процессах и для обеспечения  высоких степеней выравнивания концентраций. В большинстве случаев применяют проточные усреднители, которые представляют собой многокоридорные (многоходовые) резервуары или емкости, снабженные перемешивающими устройствами. Многокоридорные усреднители могут быть прямоугольные (рис. 1) и круглые (рис. 2). Усреднение в них достигается смешением струй сточной воды разной концентрации. Усреднение расхода воды достигается также при перекачке ее насосами. В этом случае усреднитель представляет собой простую емкость. Перемешивание жидкости может быть обеспечено и механическими мешалками или барботажем воздуха (рис. 3).

 

Для разделения взвешенных частиц на фракции могут быть использованы фракционаторы, основной частью которых является вертикальная сетка, разделяющая емкость на две части (рис. 1.1). Диаметр отверстий сетки 60—100 мкм. Сточная вода через сопло поступает внутрь фракционатора и делится на грубую и тонкую фракции. При разделении 50—80% взвешенных частиц остается в грубой фракции.

     Рис. 1.1 Фракциоиатор: 1- корпус; 2 — сопло;

                3 — сетка

4.2. Решетки. Барабанные сетки и микрофильтры

Решетки применяют для улавливания из сточных вод крупных, нерастворенных, плавающих загрязнений. Попадание таких отходов в последующие очистные сооружения может привести к засорению труб и каналов, поломке движущихся частей оборудования, т. е. к нарушению нормальной работы. Решетки изготавливают из круглых и прямоугольных стержней. Зазоры между ними равны 16—19 мм.

Решетки подразделяют на подвижные и неподвижные; с  механической или ручной очисткой; устанавливаемые вертикально или наклонно (как при самотечном, так и при напорном поступлении сточных вод).

Решетки, требующие  ручной очистки, устанавливают в  случае, если количество загрязнений  не превышает 0,1 м³/сут. При большем количестве загрязнений устанавливают решетки с механическими граблями. Уловленные на решетках загрязнения измельчают в специальных дробилках и возвращают в поток воды перед решетками. Решетки размещают в отдельных помещениях, снабженных грузоподъемными приспособлениями. Расчетную температуру в здании с решетками принимают равной 16 °С, а кратность обмена воздуха — 5.

Для задержания и измельчения загрязнений непосредственно в потоке сточной воды без извлечения их на поверхность применяют решетки-дробилки (типа РД).

Решетка-дробилка состоит из щелевого барабана с трепальными гребнями и приводного механизма. Сточная вода поступает на вращающийся барабан. Мелкие фракции загрязнений вместе с потоком воды проходят через щели внутри барабана, а крупные задерживаются в нем и измельчаются. Измельченные отбросы с водой также поступают внутрь барабана и затем выходят из решетки-дробилки. Такая конструкция является компактной, а процесс можно полностью автоматизировать.

Кроме комбинированных  решеток-дробилок типа РД промышленность выпускает круглые решетки-дробилки КРД; радиальные — РРД, вертикальные — ВРД.

Барабанные  сетки и микрофильтры используют для задержания грубодисперсных примесей в процессах процеживания сточных вод, содержащих не более 300 мг/л взвешенных частиц.

Основной  частью этих сооружений является вращающийся  барабан, обтянутый   сеткой.   Размер ячеек барабанных сеток 0,3—0,8 мм, а микрофильтров 40—70 мкм. Барабан погружен в воду на глубину 0,6—0,85 диаметра и вращается в камере со скоростью 0,1—0,5 м/с. Сточная вода поступает внутрь барабана и процеживается через сетчатую поверхность со скоростью 40—50 м³/(м² • ч). Задерживаемые сеткой примеси смываются с нее промывной водой под давлением 0,15—0,2 МПа и удаляются вместе с ней. Расход промывной воды составляет 1—2% от количества очищенной воды. Эффективность очистки воды на барабанных сетках 40—45%, а на микрофильтрах — 40—60%.

4.3. Песколовки

Основным  параметром, на основании которого рассчитывают размеры отстойной  аппаратуры, является скорость осаждения  взвешенных твердых или жидких частиц (гидравлическая крупность) wq.

Как правило, сточные воды, содержащие твердые  примеси, имеют частицы различных  форм и размеров. Такие воды представляют собой полидисперсные гетерогенные агрегативно-неустойчивые системы. В процессе осаждения размер, плотность и форма частиц, а также физические свойства системы изменяются. Все это усложняет установление действительных закономерностей процесса осаждения.

Свойства  сточных вод отличаются от свойств  чистой воды (р_в, ц_в). Сточные воды имеют более высокую плотность и большую вязкость.

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

Скорость  осаждения полидисперсной системы  непрерывно изменяется во времени. Эта скорость, как правило, определяется экспериментально.

Песколовки предназначены для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (главным образом песка); обычно улавливаются частицы размером 0,2—0,26 мм. Сооружают песколовки из сборных железобетонных элементов стандартных размеров.

В системах очистки наибольшее применение нашли  песколовки с горизонтальным прямолинейным движением воды, горизонтальные с круговым движением воды, круглой формы с тангенциальным подводом воды и аэрируемые. Конструкцию сооружения выбирают в зависимости от количества сточных вод и концентрации твердых примесей.

Горизонтальные  песколовки — это удлиненные прямоугольные в плане сооружения с прямолинейным движением воды (рис. 4). Для ориентировочных расчетов принимают глубину песколовки Н — 0,25—1  м,  соотношение ширины и глубины В/Н= 1:2.

Осаждение песка  из сточных вод в песколовках с некоторым допущением можно отнести к свободному осаждению частиц в ламинарном режиме

Среднюю скорость движения воды в расчетах следует  принимать и = 0,3 м/с, диаметр частиц песка 0,2—0,25 мм, продолжительность пребывания воды в песколовке 30 с.

Для поддержания  в песколовках постоянной скорости сточной воды на выходе из песколовки устанавливают водослив с широким порогом.

Объем приямков принимают равным не более двух суточных объемов выпадающего песка. Угол наклона стенок приямка 60°. Песок  удаляют из приямков один раз в  смену.

Песколовки  с круговым движением воды являются разновидностью горизонтальных песколовок (рис. 5). Сточная вода подводится к ним и отводится из них по лоткам. Эти песколовки применяют при расходах воды до 7000 м /сут. Длину песколовок принимают по средней линии кругового лотка.

Тангенциальные  песколовки (рис. 6) имеют удельную нагрузку 110—130 м³/(м² ∙ ч), диаметр не более 6 м. Вода подводится по касательной. Проточная часть песколовки имеет небольшую глубину. При скорости движения воды в главном лотке 0,6—0,8 м/с в песколовке задерживается примерно 90% песка. Осажденный песок удаляют шнеком, гидроэлеватором или смывают водой, подаваемой через трубопровод, расположенный в песковом лотке. Площадь сечения песколовки определяют по формуле F = Q/qQ. Глубину песколовки принимают равной половине диаметра.

Аэрируемые  песколовки  применяют в тех случаях, когда требуется наиболее полное разделение примесей по крупности. Воздух способствует вращению воды в песколовке и тем самым повышению эффекта осаждения.