Очистка сточных вод от взвешенных веществ

Взвешенные вещества в сточных водах

Сточные воды, образующиеся как от сферы хозяйственно-бытовой деятельности человека, так и от производственных процессов различного рода предприятий, характеризуются большим перечнем самых различных загрязняющих веществ.

В данной статье уделим особое внимание показателю  содержания взвешенных веществ в сточных водах, как одному из важнейших, используемому при анализе сточных вод  для расчета и подбора необходимого технологического оборудования механической очистки.

В настоящее время существует множество различных способов  механической очистки сточных вод, но применение того или иного способа зависит от:

  • качественных (природы) и количественных (концентрации) характеристик загрязняющих веществ в сточных водах
  • расхода сточных вод
  • степени очистки, до которой необходимо довести сточные воды
стоимость очистных сооружений, цена очистных сооружений

Изъятие взвешенных веществ из сточных вод необходимо осуществить на начальном этапе очистки стоков, до их поступления на сооружения дальнейшей очистки – физико-химической и биологической. Благодаря этому предотвращается образование больших количеств осадков с высокой влажностью и сокращаются затраты на оборудование механического обезвоживания данных осадков.

Взвешенные вещества в сточных водах могут находиться в минеральной форме в виде частиц песка, глины, в форме органических веществ природного происхождения – продукты жизнедеятельности животных организмов в виде белков, жиров, углеводов, в форме органических веществ техногенного происхождения – фенолы, нефтепродукты и т.п.

стоимость очистных сооружений, цена очистных сооружений

 

Содержание взвешенных веществ в хозяйственно-бытовых сточных водах составляет ориентировочно до 500 мг/л. Концентрация же  взвешенных веществ в производственных сточных водах может колебаться в гораздо более широких пределах в зависимости от  технологического цикла производства.

Но при превышении концентрации взвешенных веществ в стоках более 150 мг/л необходимо задуматься о включении в технологическую схему очистных сооружений оборудования для механической очистки сточных вод.

При сбросе в водоем неочищенных сточных вод, содержащих в своем составе взвешенные примеси в количествах, превышающих допустимые нормы сброса, происходит засорение  биосферы. Минеральные частицы травмируют гидробионотов, населяющих водную среду. Крупные механические примеси загнивают, вызывая вторичное загрязнение водоема, легкие фракции загрязняющих веществ образуют на поверхности водоема пленку, препятствующую распространение кислорода на его глубину.

стоимость очистных сооружений, цена очистных сооружений

Характер загрязнений сточных вод взвешенными веществами

Взвешенные  вещества в зависимости  от крупности и плотности частиц подразделяются на три вида:

  • Первый – тяжелые взвеси (частицы больших размеров), плотность которых больше плотности водной среды. Тяжелые взвеси характеризуются высокой оседающей способностью
  • Второй – легкие взвеси (частицы мелких размеров), которые в свою очередь разделяются на две формы:
    1. форма – не оседающие и не всплывающие частицы (взвешенные в воде)
    2. форма– плохо оседающие, обладают плохими седиментационными свойствами
  • Третий – всплывающие на поверхность частицы, плотность которых меньше плотности водной среды

По своей природе  взвешенные вещества могут быть как органического, так и минерального происхождения.

В сточных водах пищевой промышленности  основная часть взвешенных веществ представлена органическими веществами белкового происхождения.

В сточных водах предприятий металлургической, машиностроительной и т.п. промышленности  взвешенные вещества представлены в виде загрязнений минерального происхождения.

В хозяйственно-бытовых  стоках взвеси представляют собой смесь органических и минеральных частиц.

Причем  содержание тяжелых взвесей в данных сточных водах  составляет около 50-75 % от общей концентрации взвешенных веществ. На долю легких фракций взвесей в хозяйственно-бытовых сточных водах приходится 30-40% от общей концентрации взвешенных веществ.

Частицы бытовых сточных вод  обладают хорошими агломерационными свойствами, т.к. содержат в своем составе органические вещества, масла и жиры в достаточном количестве.

Эффективность применения способа механической очистки определяется в ходе сравнения концентраций качественных показателей сточных вод по БПК, который характеризует органическую составляющую взвешенных веществ, и взвешенным веществам. Если соотношение взвешенных веществ к БПК составляет 1:1, то это значит, что в сточных водах содержится в преобладающем виде тяжелая фракция взвешенных веществ, обладающих хорошими седиментационными способностями.

Важным показателем соотношения в сточных водах взвешенных веществ в органической и минеральной формах является анализ на прокаленный остаток.   


Благодаря данному анализу получают массу осадка после выпаривания и высушивания пробы воды при температуре 1050  и дальнейшем прокаливании его до температуры 600 .  При этом органическая составляющая осадка улетучивается, остается минеральная его часть. Если потери при прокаливании составляют менее 50%, то загрязнения представлены в форме, благоприятной для проведения процесса осаждения.

Методы очистки сточных вод от взвешенных веществ

В зависимости от крупности удаляемых из сточных вод частиц взвешенных веществ и необходимого эффекта очистки применяются различные способы очистки, которые могут проходить поэтапно или отдельно.

Первый этап очистки заключается в выделении из сточных вод крупных частиц, размером 10 мм и более (бумага, тряпье, остатки пищи,  волокнистые и полимерные материалы), которые  могут забить трубопроводы канализации и привести к поломке насосного оборудования. Для этих целей используется процесс процеживания.

Вторым этапом, после удаления из сточных вод крупных отбросов, стоит необходимость в удалении  взвешенных веществ, имеющих крупностью частичек от 0,1-0,25 мм.

Самым эффективным способом выделения из сточных вод взвешенных веществ  с размером частиц 0,25–1мм является отстаивание. Процесс осаждения отстаиванием  происходит при ламинарном  режиме движения жидкости со скоростями от 0,1 до 0,2 м/с. Скорость осаждения взвесей зависит от их концентрации в поступающих сточных водах, чем выше количество взвешенных частиц в стоках, тем с большей скоростью происходит их осаждение.

Метод очистки основан на разнице удельных весов воды и удаляемых частиц. Частицы, удельный вес которых больше, чем удельный вес воды осаждаются на дно под действием силы тяжести. А частицы, у которых удельный вес меньше, чем у воды – всплывают на поверхность. К таким частицам относятся частицы жира, масла, нефти. Эффективность очистки процесса отстаивания составляет ориентировочно 40-50%.

Частички малых размеров, плохо подвергающиеся осаждению, можно выделить из очищаемой воды произведя вначале их укрупнение, а затем отстаивание. Укрупнение  мелких взвесей может происходить несколькими путями:

  • преаэрацией – аэрирование сточных вод перед началом процесса осаждения взвешенных частиц непосредственно в отстойниках. Эффективность очистки данным методом по взвесям может достигать до 25%
  • перемешиванием – созданием определенного скоростного режима, предотвращающим разрушение агломерированных агрегатов. Для агломерации мелких взвешенных веществ используются  специальные камеры флокулообразования. Различают камеры флокулообразования перегородчатого типа, где используется принцип многократного изменения направления потока сточных вод, и водоворотного, где укрупнение  мелких взвесей происходит при создании  вращательного движения потока сверху вниз. Эффективность очистки достигает 30%
  • коагуляцией – при введении в сточную воду рабочих растворов коагулянта алюмо- или железосодержащего мелкие частички взвешенные в сточной воде объединяются в более крупные под влиянием сил сцепления. В результате чего агломерационные свойства взвешенных частиц повышаются, время процесс осаждения уменьшается, а эффективность очистки повышается до 70%
  • флокуляцией – процесс введения флокулянтов в сточную воду позволяет ускорить слипание агрегативно-неустойчивых частиц, интенсифицировать процесс образования хлопьев и увеличить их размеры. Эффективность очистки повышается до 80%

После биологической очистки остаются взвешенные вещества, которые не подверглись сорбции и биологическому окислению. Ориентировочное их количество после биологии составляет 15-20 мг/л. При нормативах сбросов сточных вод в водоемы по качественному показателю - взвешенные вещества, в зависимости от назначения и категории водоема, 3,0 - 10,0 мг/л, необходимо осуществить на завершающем этапе более глубокую очистку, с доведением концентрации взвешенных веществ до указанных норм.

При использовании метода напорной флотации остаточное содержание взвесей в стоках также не доводится до норм сброса в водоем.

Поэтому необходимо применение метода фильтрации. Процесс фильтрования протекает при пропускании сточных вод через слой пористого материала – песка, гравия или через пластмассовые загрузки.

Оборудование для очистки от взвешенных веществ

Решетки и сита

Для улавливания крупных частичек процеживанием применяются решетки и сита.

Решетки, на которых задерживаются крупные отбросы, в зависимости от количества задержанных на них отбросов, подразделяются на решетки с ручной и механической выгрузкой осадка.

Решетки с ручным механизмом выгрузки осадка могут быть изготовлены в виде корзины из металлических прутьев с прозорами от 10 до 16 мм. Данный тип решеток устанавливливается в КНС непосредственно в трубопроводе поступления сточных вод.

Среди решеток с механизированной выгрузкой осадка хорошо себя зарекомендовали решетки с тонкими прозорами от 2 до 8 мм ступенчатого типа и от 1 до 5 мм барабанного типа (сита).

Малый прозор  позволяет обеспечивать эффективное удаление из сточных вод грубых отбросов за счет малой величины прозоров и создания на ступенях решетки в процессе их работы дополнительного фильтрующего слоя, позволяющего извлекать мелкие отбросы, в том числе и волокнистые. В данных решетках подвижные пластины с помощью кривошипного устройства транспортируют отбросы с нижней ступени на последующую.

Барабанные решетки (сита) широко используются для предварительной очистки сточных вод мясной, молочной, масло-сыродельной промышленности с большим содержанием жира. На них  кроме  механических примесей происходит задержание жировых веществ, песка и т.п. Особенностью данных решеток (сит) заключается в том,  что при забивке полотна жировыми частичками предусмотрена промывка барабана водой через форсунки. Барабанная решетка разделена на две секции: камеру гашения напора и секцию, в которой установлено барабанное щелевое сито. Вся механическая примесь задерживается на барабане.

Тангенциальные песколовки

Для задержания минеральных примесей применяется специальное оборудование – песколовки. Принцип действия песколовок – гравитационный, т.е. минеральные частицы, удельная масса которых больше удельной массы воды, выпадают на дно. По направлению движения потока сточных вод песколовки подразделяются на следующие типа: с горизонтальным, прямолинейным и тангенциальным. Более эффективно фракции песка и др. минеральных примесей  с размерами 0,2-0,25 мм  удаляются на тангенциальных песколовках.

Тангенциальные песколовки имеют касательный подвод воды, что обеспечивает вращательное движение (на периферии вода движется вниз, а в центре - вверх). Благодаря эффекту водоворотов, образующемуся при касательном подводе воды, из сточных вод удается выделить песок без органических примесей, что улучшает условия обезвоживания образующейся пескопульпы.

Сточные воды, освобожденные в песколовках от минеральных примесей, поступают в специальное оборудование для осаждения взвесей – отстойники.

Конструкцию отстойника выбирают в зависимости от количества обрабатываемой сточной воды, концентрации взвешенных веществ и необходимой степени очистки. Эти же показатели определяют вид и способ удаления выпавших в осадок нерастворенных взвешенных веществ.

Гидроциклоны и центрифуги

Минеральные примеси и тяжелые взвеси можно также убирать из воды на гидроциклонах и центрифугах. Их принцип действия схож с работой тангенциальной песколовки. В гидроциклоне осуществляется тангенциальный подвод воды к цилиндрическому корпусу, что вызывает вращательное движение жидкости в гидроциклоне, приводящее к сепарации частиц. Более тяжелые фракции движутся к коническому днищу, а самые легкие частицы уходят вместе с потоком воды.

Гидроциклоны можно использовать вместо решеток и сит на первой ступени очистки.

Отстойники с тонкослойными модулями

В последнее время широкое распространение получил метод тонкослойного отстаивания.

Принцип работы отстойника с тонкослойными модулями: поступающая в отстойник загрязненная сточная вода заполняет объем отстойника и поднимаясь вверх проходит через блок тонкослойных модулей – наклонные полиэтиленовые пластины, собранные в блоки или пакеты, твердые частички осаждаются на пластинах, слипаются в более крупные частицы и увеличиваясь в размерах сползают на дно отстойника образуя осадок.

Осветлители

Для выделения из сточных вод взвешенных веществ также используются осветлители. В осветлителях сточные воды проходят через объем отстойника снизу вверх, профильтровываясь при этом через взвешенный слой осадка.    

Содержащиеся в сточных водах взвешенные частички прилипают к поверхности взвешенного слоя осадка, при этом происходит утяжеление осадка и под действием силы тяжести осаждение на дно резервуара. Сточные воды перед началом процесса осветления могут обрабатываться  в смесителе рабочими растворами реагентов для интенсификации процесса очистки. Эффективность очистки в таких сооружения составляет 60-70% по взвешенным веществам.

Фильтры

На заключительной стадии обработки сточных вод устанавливаются фильтры.

Фильтры по режиму работы подразделяются на фильтры периодического и непрерывного действия, напорные и безнапорные.

К фильтрам периодического действия можно отнести, в настоящее время широко используемые, каркасно-засыпные фильтры. В режиме работы КЗФ заложено оптимальное время фильтрации (фильтроцикл), в течение которого фильтрующий материал эффективно отделяет воду от взвешенной массы. По окончанию фильтроцикла на поверхности фильтрующего материала откладывается слой осадка, в результате чего наблюдаются проскоки взвешенных веществ. Поэтому работа данного фильтра должна быть прервана на непродолжительное время на проведение промывки фильтрующего материала.

В каркасно-засыпных фильтрах фильтрующим материалом является кварцевый песок с различной крупностью зерен. В качестве поддерживающего слоя – используется гравийная засыпка. Зернистые фильтры могут быть напорного типа.  

Напорный фильтр представляет собой стальной резервуар, рассчитанный на давле­ние 0,6 МПа. Направление фильтрации в напорных фильтрах обычно сверху вниз.

К фильтрам непрерывного действия можно отнести фильтры непрерывного действия, к ним  относятся барабанные, дисковые, ленточные. Самый распространенный - барабанный ячейковый вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью, применяемый для разделения суспензий, которые содержат не менее 5% твердой фаз.

 

Автор: ООО "НПО "Агростройсервис"
Дата публикации: 17.10.2016
Заказать обратный звонок

Введите свои контактные данные и наши менеджеры вам перезвонят!
Мы работаем в будни с 8.00 до 17.00.

Заказать оборудование

Укажите свои контактные данные и предмет запроса, и наши специалисты свяжутся с Вами в ближайшее время!

Отправить сообщение

Укажите свои контактные данные и предмет запроса, и наши специалисты свяжутся с Вами в ближайшее время.