Механическая очистка сточных вод

Механическая очистка сточных вод — это процесс, включающий в себя удаление крупных примесей и взвешенных частиц, которые не растворены в жидкости. Они устраняются из воды с применением физических методов. Обычно это использование решеток, сит, песколовок и отстойников. Механическая очистка является начальным этапом в системе и подготавливает сточные воды для последующей биологической или химической обработки.

Любые очистные сооружения представляют собой многостадийный комплекс технологических процессов, на каждой стадии которых удаляются определенные виды загрязнений. На большинстве канализационных очистных сооружений первой стадией является механическая очистка сточных вод.

Для чего нужна механическая очистка

Процесс механической очистки сточных вод предполагает воздействие на примеси гравитационной или центробежной силой и не подразумевает использование химических реагентов или физических воздействий (полями, излучением, реагентами и так далее) на сточные воды.

На этой стадии удаляются не только песок, шлак, камни, взвеси, но и гидрофобные вещества (масла, жиры), а также в определённой степени снижаются показатели ХПК и БПК.

Значение механической очистки переоценить сложно, и состоит она в том, что удаляет крупные загрязнения, способные повредить арматуру и оборудование. Она исключает забивание и обрастание трубопроводов, снижает нагрузку на стадии биологической очистки и физико-химической доочистки.

Методы механической очистки

Первичная механическая очистка стоков удаляет из жидкости крупные частицы (до 95%) и мелкодисперсные взвеси (до 70%). Применяется на очистных станциях, промышленных предприятиях, независимых канализациях частных домов. Выделяют три основных метода механического очищения: процеживание, отстаивание, фильтрование.

Процеживание

Это самый простой метод очистки стоков. Жидкость протекает по решеткам и ситам, которые монтируются перед отстойником. Здесь улавливаются крупные включения и взвешенные частицы.

Порядок очистки такой:

• сточные воды пропускают через сетку, задерживающую крупные примести и волокнистые элементы
• далее вода перетекает к ситу, которое вылавливает мелкие загрязнители

Часто на выходе дополнительно устанавливают микропроцеживатели, задача которых вылавливать нерастворенные микроскопические вещества.

Отстаивание

Данная методика позволяет удалить из стоков взвешенные вещества и всплывающие примеси. Суть метода состоит в использовании гравитационных и центробежных сил. При этом тяжелые частицы оседают на дно, а легкие всплывают на поверхность стоков.

Жидкость в таких установках перемещается медленно, это позволяет частицам беспрепятственно оседать на дно. Для улучшения процесса добавляют специальные реагенты — коагулянты и флокулянты. Это позволяет укрупнять мелкие примеси, которые опускаются на дно интенсивнее.

Фильтрование

Суть метода заключается в пропускании загрязненной жидкости сквозь пористый материал с мелкими примесями. В качестве фильтров используют песок, гравий, щебень, сеточки, хлопчатобумажные или полипропиленовые материалы.

Для более глубокой очистки используются мембраны обратного осмоса. Сквозь такие установки проходит только чистая вода.

Устройства для механической очистки

В механическом методе очистки сточных вод задействован ряд специального оборудования. Оно необходимо для удаления неорганических примесей, таких как песок, частицы грунта, стекло и другие элементы.

Выделим следующее оборудование, которое задействовано в механической очистке стоков:

• решетки с механическими устройствами
• пескоуловители
• отстойники
• жироловушки
• гидроциклоны
• мешковые фильтры

Решетки

Для удаления крупных плавающих отходов используется пропускание стоков через решётки. Качество очистки зависит от таких факторов, как ширина прозоров, форма стержней, материальное исполнение, способ подачи (напорный или самотечный) и так далее.

На больших расходах и сильнозагрязнённых стоках широко применяются решётки с механическими устройствами очистки и выгрузки. Данные устройства позволяют сократить время на очистку и обслуживание и исключить простои установки для очистки.

Отдельно хотелось бы отметить, что ширина прозоров не прямо пропорциональна качеству отфильтрованных стоков, поскольку со временем на решётке собирается фильтрующий слой, который повышает качество очистки, задерживая на своей поверхности загрязнители меньшего размера, чем расстояние между стержнями.

Песколовки

Песколовки — оборудование для механической очистки сточных вод, удаляющее тяжёлые, твёрдые примеси минерального и органического происхождения, такие как песок, гравий, бой стекла, осколки костей, шлак, частицы бетона и т. д. Данный вид оборудования позволяет удалять частицы размерами 0,1–1,0 мм. Эти загрязнения вызывают забивание трубопроводов, образование осадков в первичных отстойниках и абразивное разрушение оборудования и приборов. Необходимость применения песколовок на всех очистных сооружениях производительностью более 100 м3/сут. закреплена в СНиП 2.04.03-85.

Основной показатель работы песколовки – скорость движения потока. Оптимальная скорость находится в пределах 15–30 см/сек. Если ее снизить, будут отделяться слишком мелкие фракции, что может создать проблемы.

Любая песколовка состоит из двух частей: рабочей и осадочной

Через первую течет жидкость, во второй собирается осадок, который периодически удаляется гидроэлеватором (при очень больших объемах) или насосом. Если песколовка качественная, то из нее удаляется до 75% минеральных примесей.

Песколовки классифицируются по направлению движения жидкости:

• вертикальные
• горизонтальные (стоки движутся прямо или по кругу)
• тангенциальные

По насыщению кислородом бывают аэрируемые и неаэрируемые.

Конструкцию песколовок выбирают в зависимости от количества сточных вод и концентрации загрязнений. Чаще всего применяют горизонтальные песколовки. Они представляют собой лоток, состоящий из одной или нескольких секций шириной от 0,8 до 8 м, глубиной до 1,2 м. 

Выделяют два основных типа песколовок, применяемых при очистке стоков:

Вертикальная песколовка – представляет цилиндрический аппарат с коническим днищем. Принцип работы основан на действии гравитационных сил, под действием которых тяжёлые частицы загрязнений оседают в коническом днище и удаляются через нижний штуцер, а вода поднимается и направляется на последующую очистку. 

Описанные варианты песколовок выпускаются нашей организацией и хорошо показали себя в работе. Материальное исполнение песколовок — стеклопластик или нержавеющая сталь, что позволяет обеспечить срок службы оборудования более 20 лет. 

Отстойники

Разделение в отстойниках происходит за счёт разницы плотностей загрязнений и воды в поле силы тяжести. Для проведения процессов отстаивания используют горизонтальные ёмкостные аппараты круглого или прямоугольного сечения с выгрузкой осадка в нижней части.

Эта рабочая технология проверена временем. Однако основным недостатком отстаивания является необходимость длительного пребывания стоков в отстойниках, влекущая за собой увеличение объёмов оборудования и капитальных затрат при строительстве.      

Иловые площадки

Их предназначение – просушивание сильно увлажненного осадка из отстойников и метатенков. Иловая площадка просушивается до момента, пока влажность отходов не достигнет 75%. При этом объем отбросов уменьшается в несколько раз. Иловая площадка – это участок земли, окруженный валками. На огражденную территорию осадок наливают послойно. С течением времени часть жидкость испаряется, часть проникает в землю. Подсушенный осадок перенаправляют на переработку, а иловая вода идет на очистные сооружения.

Если осадочный материал надолго остается в накопителе, то со временем начинается процесс загнивания. Предупредить его поможет дополнительная обработка, в результате которой получается безопасная сухая масса, вторичное сырье.

Основные методы борьбы с осадком:

• сбраживание
• прессование
• стабилизация
• температурное, реагентное воздействие

Жировые ловушки и маслонефтеуловители

При наличии большого количества загрязнений в виде жиров и нефтепродуктов необходимо их удаление на первой стадии (перед решётками). Это связано со способностью жиров при снижении температуры к образованию полутвёрдых агломератов, склонных к слипанию и способных нарастать на решётках, стенках трубопроводов и других выступающих частях приборов и оборудования. Данная особенность загрязнений диктует необходимость установки жироуловителей в непосредственной близости с местом их образования, чтобы минимизировать снижение температуры и уменьшить длину отводящего трубопровода. Принцип работы жироловок основан на способности жировых загрязнений всплывать на поверхность воды, образуя плёнку на поверхности. Для их удаления используются аппараты прямоугольного сечения с системой козырьков и переливов, исключающих попадание плёнки со стоками. Для удаления образующегося жирового слоя с поверхности используется система скребков, приводимая цепным приводным механизмом.

Гидроциклоны

Отдельным направлением механической очистки сточных вод являются гидроциклоны. Это механические устройства, в которых поток, подаваемый в корпус аппарата, закручивается в воронку за счет тангенциального входа и малого диаметра. Под действием центробежной силы происходит разделение воды и механических загрязнений. В отличие от тангенциальных песколовок, гидроциклоны имеют высокие скорости движения жидкости и показывают высокую эффективность и разделяющую способность. Для работы гидроциклонов необходимо давление жидкости на входе от 3 до 5 атмосфер, что может потребовать установки дополнительного насосного оборудования.

Гидроциклоны нашли широкое применение в сильно загрязнённых стоках, таких как: буровые растворы, строительные и промывные воды, ливневые стоки открытых площадок и прочее.

Фильтры с загрузкой

На этапе предварительной обработки сточные воды проходят через фильтры тонкой механической очистки. Эти фильтры могут быть разных типов: засыпные, сетчатые, картриджные, мешочные, волоконные и другие. В последнее время всё более популярной становится мембранная ультрафильтрация, которая позволяет почти полностью удалить взвешенные частицы.

Существует множество устройств и методов механической очистки, которые различаются по сложности и стоимости. Мы, «НПО «Агростройсервис», готовы помочь вам выбрать наиболее подходящий вариант для вашего случая.

Фильтрация — это отделение жидкости от взвешенных веществ пропусканием ее через пористые перегородки, слои насыпных материалов, ткани, картриджи или другие фильтрующие элементы.

В промышленности используется огромное количество фильтров различных конструкций и модификаций.

Часто применяемые варианты фильтров:

• сетчатые фильтры – это фильтры, которые используются для удаления крупных взвешенных частиц из сточных вод. Они пропускают стоки через металлические или полимерные сетки, которые задерживают частицы размером до 500 микрометров
• Фильтры с зернистой загрузкой – это специальные емкости, в которые засыпается зернистый материал, такой как песок, гравий, кварц, уголь или циалиты. Когда вода проходит через эти материалы, они задерживают различные загрязнения, обеспечивая чистую воду на выходе. В зависимости от засыпных материалов, используемых в фильтрах, можно удалить даже специфические загрязнения (жёсткость, хлориды, металлы)
• Мультипатронные фильтры - это контейнеры с установленными картриджами, которые используются для фильтрации. Поры в этих картриджах позволяют проводить фильтрацию частиц размером до 5 микрон
• мешочные фильтры состоят из рамы с подвешенным фильтровальным мешком. Данные фильтры нашли применение на стадиях обезвоживания осадка

Другие методы очистки стоков

Если механические способы очистки не довели стоки до нужного качества очистки, применяются дополнительные способы очищения сточных вод.

Биологические методы

На этом этапе удаляются азот, фосфор, натрий. Биологические способы очистки основаны на способности микроорганизмов раскладывать органические включения на простые составляющие. Скопление биоценоза микроорганизмов называют активным илом.

Физико-химические методы

Благодаря этим методам можно убрать из стоков как растворенные вещества, так и нерастворимые примеси. Методы особо актуальны, когда нужна высококачественная вода, например, при ее вторичном применении. К физико-химическим методам относят экстракцию, флотацию, электролиз, нейтрализацию.

Более подробно о существующих методах очистки читайте в нашей статье.

Мы разобрали основные методы механической очистки, наиболее часто применяемые при проектировании и строительстве очистных сооружений. Каждый сток требует индивидуального подхода и своих конструктивных решений. У каждой технологии есть особенности, которые надо учитывать при выборе метода очистки. ООО «НПО «Агростройсервис» за время своей работы реализовало более 70 проектов от проектирования до ввода в эксплуатацию.

Приглашаем вас обратиться к нам для выбора наиболее рациональных решений конкретно для вашего случая. Индивидуальный подход вкупе с богатым опытом и профессиональными кадрами позволяет решать задачи любой сложности. Звоните по телефону 8-800-222-45-62, 8-8313-34-75-40, пишите на почту acs@acs-nnov.ru