Реферат-курсовая. Проблемы очистки сточных вод, страница 3

Таблица 3

1. Гидромеханическая очистка.

Гидромеханическую очистку применя­ют для удаления из производственных сточных вод нерастворимых при­месей. Основными процессами гидромеханической очистки являются:

• процеживание сточной жидкости на решетках и сетках для выделе­ния крупных примесей и посторонних предметов;

• улавливание в песколовках тяжелых примесей, проходящих через решетки и сетки;

• отстаивание воды для удаления нерастворяющихся тонущих и пла­вающих органических и неорганических примесей, не задерживае­мых решетками и песколовками;

• удаление твердых взвешенных частиц в гидроциклонах;

• фильтрование через различные фильтры для улавливания тонко­дисперсных взвесей.

Процеживание сточных вод осуществляется главным образом для за­щиты очистных сооружений от засорения и поломки движущихся частей оборудования. Для этого применяют решетки из металлических прутков с углом наклона к горизонту 60 - 75°. Решетки бывают подвижными и не­подвижными. Наибольшее распространение получили неподвижные ре­шетки. Скорость сточных вод между прутками принимается равной 0,8 - 1 м/с.

Для удаления более мелких взвешенных частиц используются сита, которые могут быть двух типов: барабанные или дисковые. Барабанные сита представляют собой сетчатый барабан с отверстиями диаметром 0,5 - 1 см. При вращении барабана сточные воды процеживаются через отверстия и освобождаются от твердых примесей, которые смываются с сетки водой и отводятся в желоб.

Для очистки сточных вод от грубодисперсных примесей применяют отстаивание. В данном случае отделение примесей происходит под дей­ствием силы тяжести. Для проведения отстаивания чаще всего применя­ются песколовки, отстойники и осветлители.

Песколовки представляют собой резервуары, в которых сточные воды протекают с небольшой скоростью, обеспечивающей выпадение частиц тяжелых веществ, главным образом песка. Скорость протекания воды должна быть не более 0,3 м/с. При этом выделяется песок с размерами частиц 0,25 мм, который составляет 65 - 70 % от всего количества песка, содержащегося в сточных водах. Песколовки бывают горизонтальными и вертикальными.

Горизонтальная песколовка пред­ставляет собой резервуар с прямоугольным или трапециевидным се­чением.

Рис. 1. Принципиальная схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды:

/ - привод скребкового механизма; 2 - скребковый механизм; 3 - сточная во­да; 4 - осевший песок; 5 - приемный бункер для песка; б - приемник грязево­го насоса

Очищаемая сточная вода движется слева направо с определенной ско­ростью, а выпадающий песок подвигается скребковым механизмом 2 к приемному бункеру 5, откуда время от времени удаляется грязевым насо­сом через приемник. Для обеспечения бесперебойной работы песколовку делают из нескольких отдельных секций.

Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круглую форму, в них сточные воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с.

Отстойники применяются для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей. Когда плотность примесей выше плотности воды, применяют собственно отстойники, если ниже - отстойники-ловушки. Продолжительность отстаивания зависит от состава сточных вод, т. е. от содержания нерастворимых примесей, и составляет в среднем 1,5 -2 ч, иногда до 8 ч.

Различают отстойники периодического и непрерывного действия. По направлению движения воды они делятся на горизонтальные, вертикаль­ные и радиальные.

Горизонтальные отстойники.

Горизонтальный отстойник представляет собой бассейн прямоугольной формы длиной L, шириной В, глубиной Н. (рис. 2)

Рис. 2. Принципиальная схема горизонтального отстойника.

Вода, подлежащая осветлению, подходит с одного торца бассейна, проходит вдоль зоны осаждения 1 отстойника и отводится у противоположного торца. Ниже глубины Н в отстойнике расположена зона накопления 2, в которой собирается и уплотняется выпавший осадок, причем ее дно имеет уклон, обратный ходу воды, не менее 0,02.

Размеры отстойника следует определять в соответствии с рекомендациями СНиП. Если ширина отстойника значительна, то он разделяется продольными перегородками шириной не более 6м. Объем зоны накопления отстойника должен быть рассчитан на прием осадка, выпадающего между его шестками, м³:

(1)

где Q_сут – суточная производительность отстойника, м³/сутки;

N –средняя в период между выпусками осадков расчетная мутность поступающей воды, мг/л;

N – заданная мутность отстоянной воды, мг/ л;

T – продолжительность периода между выпусками осадков, сут;

δ – расчетная концентрация уплотненного осадка в зоне накопления, г/л.

При изменении N от 100 до 2500 мг/л значение δ изменяется от 8 до 40 г/л. При значительном содержании взвешенных частиц в осветляемой воде удаление осадка из отстойника должно быть механизировано. С этой целью устанавливаются скребковые транспортеры с насосом или системы дырчатых труб.

Горизонтальные отстойники экономически оправдываются при необходимости осветлять более 15 000 м³/сут воды. Как правило, сооружают не менее двух параллельно работающих горизонтальных отстойников.

В воду перед подачей в отстойник обычно добавляют коагулянт, способствующий укрупнению взвеси. Образующиеся при коагуляции крупные частицы осаждаются во много раз быстрее. В качестве коагулянта чаще всего применяют: сернокислый алюминий, железный купорос, хлорное железо (Al₂SO₄; FeSO₄; FeCl). Глубина зоны осаждения Н=2,5…3,5м. Эффективность от­стаивания воды достигает 60 %.

Вертикальные отстойники.

В вертикальных отстойниках осветляемая вода движется вертикально – снизу вверх. Вертикальные отстойники применяют при обработке не более 1,0 м³/с воды.

Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический корпус (рис. 3) с коническим днищем и центральной цилиндрической трубой.

Рис. 3. Принципиальная схема вертикального отстойника:

1 – корпус; 2 – центральная труба; 3 – подающая труба; 4 – сборный желоб; 5 – отводная труба; 6 – гаситель; 7 – труба отвода осадка; ω – скорость движения воды; u – скорость выпадения частиц (в неподвижной воде).

Отстаивание воды осуществляется следующим образом. Вода по тубе 3 подается в верхнюю часть центральной трубы 2 и, опускаясь по ней вниз, проходит через гаситель 6 в нижнюю часть корпуса отстойника. Далее вода движется со скоростью ω ≈ 0,5…0,6 мм/с вверх по кольцевому сечению между корпусом и центральной трубой и отводится через сборный желоб 4 и отводную трубу 5. Взвешенные частицы во время восходящего движения воды стремятся опуститься со скоростью выпадения частиц u вниз.

Все частицы, у которых u ≥ ω будут задерживаться в отстойнике и постепенно оседать в его нижней части, угол конусности которой α = 50°…60° обеспечивает сползание осадка к трубе отвода его по 7. По трубе 7 осадок периодически удаляется из отстойника без выключения его из работы.

Высота цилиндрической части отстойника Н = 4…5м. Диаметр отстойника можно определить по формуле:

(2)

где Q – расчетное количество воды, проходящей через отстойник, м³/с;

β – коэффициент объемного использования отстойника;

d – диаметр центральной трубы определяется по соотношению:

(3)

τ = 900…1200 – время пребывания взвешенной частицы в центральной трубе, с.

Рекомендуется в вертикальных отстойниках иметь отношение D/H 1,5. Вертикальные отстойники, как правило, используют коагулированную воду.

Преимуществом вертикального отстойника является простота удаления осадка, недостатком - большая глубина, затрудняющая их строительство особенно в плотных грунтах. Эффективность осаждения в вертикальных отстойниках на 10 - 20 % ни­же, чем в горизонтальных.

Радиальные отстойники.

В настоящее время большое распространение получили радиальные отстойники, схема которых показана на рис. 4.

Радиальные отстойники имеют радиальное направление воды и представляют собой круглый железобетонный резервуар большого диаметра и небольшой глубины - D/H>3,5, где D – диаметр отстойника, Н – глубина отстойника. При увеличении отношения D/H возрастают горизонтальные составляющие скорости движения воды, причем значение скорости по мере продвижения воды от центра к периферии снижается.

Рис. 4. Принципиальная схема радиального отстойника:

1 - железобетонный бассейн; 2 - круговой водослив; 3 - центральная распределительная труба;

1. - приводной механизм, 5 - площадка для обслуживающего персонала; 6 - ферма; 7 - скребки;

8- труба илососа; 9 - приямок

Радиальный отстойник представляет собой круглый бассейн из желе­зобетона диаметром до 50 м. Очищаемая от загрязнений вода подается через центральную распределительную трубу 3 и движется от центра к пери­ферии с постоянно уменьшающейся скоростью, при этом скорость осаж­дения осадка остается постоянной во все время осаждения. Осветленная вода попадает в круговой водослив 2 у краев бассейна и оттуда по лотку подается к месту назначения. Выпавший осадок с помощью скребков 7, закрепленных на металлических фермах 6, сдвигается к центрально рас­положенному приямку 9. Если диаметр отстойника превышает 24 м, то ферма опирается концами на тележки, движущиеся по круговому рель­су, уложенному на борту отстойника. Такие отстойники применяются для очистки больших количеств сточных вод - свыше 20 000 м³/сут. Од­ним из недостатков радиальных отстойников является наличие ферм со скребками, работающих под водой и недоступных для постоянного над­зора.

Гидроциклон.

Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводится в гидроциклонах и центрифугах. Для очистки сточных вод, как правило, используют напорные и открытые гидроциклоны. Напорные гидроциклоны (рис. 5) применяют для осаждения твердых примесей, а открытые - для удаления осаждающиеся и всплывающих. Гидроциклоны просты по устройству, компактны, легко обслуживаются, имеют высокую производительность и небольшую стоимость. Очищаемая вода подается по патрубку 3 в цилиндрическую часть гидроциклона 1 со скоростью 20 м/с и движется вдоль стенок по спирали вниз; в конической части циклона она повора­чивается к вертикальной оси аппарата и по внутренней спирали п однимается вверх к выходному патрубку 5. Под действием центробежной силы взвешенные в жид­кости частицы выпадают и через спуск для шлама 4 удаляются из системы. Для увеличения пропускной способности устанавливают группу из параллельно включенных гидроциклонов, а для увеличения степени очистки группу последовательно включенных аппа­ратов. Гидроциклоны могут использоваться также для уплотнения шлама путем удаления из него части воды. Эффективность очистки гидроцикло­нами составляет около 70 %. Недостатком напорных циклонов является значительный расход элек­троэнергии для создания необходимого напора и быстрое изнашивание аппаратов.

Рис. 5. Принципиальная схема напорного гидроциклона:

1 – корпус; 2 – коническое днище; 3–тангенциально расположенный подающий патрубок; 4 – выпускной патрубок; 5 – отводящий патрубок.

Производительность гидроциклона может быть определена по формуле:

(4)

где Q – количество осветляемой воды, м³/ч;

α– коэффициент, учитывающий потери воды в осадке и равный 0,85…0,90;