План лекции:
Технологические схемы.
Компоновка очистных сооружений. Блокирование очистных сооружений.
Схемы компактных очистных установок. (0,08; 3 ч ).
Строительство очистных сооружений можно решать локально, однако это приводит к возведению большого числа сооружений малой пропускной способности и соответственно к увеличению капитальных вложений. Затраты на строительство крупных очистных сооружений, принимающих сточные воды от нескольких объектов, даже при условии строительства магистральных коллекторов, значительно ниже затрат на возведение очистных сооружений для каждого объекта в отдельности. Повышение эффективности капитальных вложений связано с укрупнением сооружений по очистке сточных вод путем создания районных схем водоотведения и очистки производственных и бытовых сточных вод. Районная схема включает общие очистные сооружения, водоотводящую сеть с насосными станциями промышленных предприятий и населенными пунктами района. Для разработки районной схемы водоотведения и очистки сточных вод определяется стоимость земли, на которой расположены общие очистные сооружения и все тяготеющие к ним промышленные предприятия и населенные пункты. В этой схеме предусматривается полная очистка смеси производственных и бытовых сточных вод с последующим использованием их в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий или для орошения в сельском хозяйстве. Очистные сооружения проектируются при технико-экономическом обосновании. Внедрение районных схем водоотведения и очистки производственных и бытовых сточных вод в бассейнах рек позволяет снизить капитальные вложения и эксплуатационные затраты.
Принципиальная схема совместной очистки производственных и бытовых сточных вод приведена на рис.123
Рис. 123. Принципиальная схема совместной очистки производственных и бытовых сточных вод с повторным использованием очищенных сточных вод. 1 – населенный пункт; 2 – промышленное предприятие; 3 – локальные очистные сооружения; 4 – сооружения биологической очистки; 5 – сооружения доочистки; 6 – водоотводящая сеть; 7 – резервный выпуск в водоем.
Совместная очистка бытовых и производственных сточных вод производится на крупных станциях аэрации с высоким эффектом очистки. Качество сточных вод, прошедших станции аэрации, характеризуется по взвешенным веществам 5 мгО 2 /л и БПК 10 мгО 2 /л, а при доочистке до 3 и 6 мгО 2 /л соответственно.
Глубокая очистка на песчаных фильтрах и обеззараживание на станциях аэрации позволяют довести качество очищенной сточной воды по взвешенным веществам и по БПК5 до 2 мгО 2 /л.
Эффективность очистки на станциях аэрации во многом зависит от схемы предварительной очистки сточных вод на промышленных предприятиях перед сбросом их в городскую водоотводящую сеть. На промышленных предприятиях должна осуществляться локальная очистка производственных сточных вод перед спуском их в городскую водоотводящую сеть, а на городских очистных сооружениях – полная совместная биологическая очистка. Работа локальных очистных сооружений должна быть эффективной, так как поступление вредных веществ, нарушающих биохимические процессы, в городскую водоотводящую сеть недопустимо.
Рис. 124. Технологическая схема сооружений глубокой совместной очистки производственных и бытовых сточных вод. 1 – здание решеток; 2 – песколовка; 3 – трубопровод для подачи коагулянта; 4 – первичный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования; 5 – аэротенк; 6 – вторичный отстойник; 7 – воздухопровод; 8 – фильтр с зернистой загрузкой; 9 – фильтр с цеолитовой загрузкой; 10 – хлоропровод; 11 – контактный резервуар; 12 – трубопровод для очищенных стоков; 13 – трубопровод для подачи избыточного активного ила; 14 – аэробный минерализатор; 15 – трубопровод для подачи стабилизированного активного ила; 16 – трубопровод для подачи сырого осадка; 17 – центрифуги; 18 трубопровод для возврата фугата; 19 – транспортер для подачи осадка на компостирование; 20 – площадки для компостирования осадка; 21 – аварийные иловые площадки.
Биологическую очистку (рис. 124), будет ли она производится на предприятиях или на городских очистных сооружениях, следует рассматривать как глубокую, обеспечивающую возможность повторного использования очищенных производственных сточных вод. При этом целесообразнее очистку сточных вод осуществлять на крупных (районных) очистных сооружениях, которые проектируются, строятся и эксплуатируются, как правило, на более высоком уровне, чем небольшие очист 2 н 3 ы 9 е сооружения отдельных предприя-
тий. В связи с этим большое значение имеет разработка требований к количеству и качеству производственных сточных вод, направляемых в городскую водоотводящую сеть. Предварительную реагентную обработку сточных вод целесообразно осуществлять на станциях аэрации в тех случаях, когда необходимо повысить степень совместной очистки производственных и бытовых сточных вод или увеличить пропускную способность станции. Такая необходимость возникает в связи с поступлением сточных вод с высокой концентрацией загрязнений, вызванной значительным их содержанием в производственных сточных водах. Сооружения физико-химической очистки, предназначенны для сточных вод с резко колеблющимся притоком по сезонам года, для объектов с большим процентом содержания в городских стоках производственных вод (более 50 %) и для объектов, где необходимо выделение из сточных вод биогенных элементов. Очистные сооружения разработаны для пропускных способностей 1,4; 2,7; 4,2; 7; 10; 17 и 25 тыс. м 3 /сут. На рис. 125 показан план очистных сооружений пропускной способностью 17 тыс. м 3 /сут.
Рис. 125. Схема генплана сооружений физико-химической очистки производственных сточных вод. 1 – приемная камера; 2 – здание решеток; 3 – песколовки аэрируемые; 4 водоизмерительный лоток; 5 – песковые площадки; 6 – осадкоуплотнитель; 7 – насосная станция песколовок и первичных горизонтальных отстойников; 8 – отстойники горизонтальные шириной 6 м со встроенной камерой хлопьеобразования; 9 – блок фильтров Оксипор; 10 – блок резервуаров; 11 – контактный резервуар; 12 – хлораторная; 13 производственно-вспомогательное здание; 14 – административно-бытовое здание; 15 – реагентное хозяйство; 16 – сооружения по обработке осадка.
В проекте принята исходная концентрация загрязнений по взвешенным веществам и БПКполн 300 мг/л. Эффект коагуляционной очистки составляет
Сточная вода поступает в приемную камеру, проходит последовательно решетки, песколовки, водоизмерительный лоток и поступает в камеру смешения, куда насосами-дозаторами подается 10%-ный раствор коагулянта. Смешение коагулянта со сточной водой осуществляется сжатым воздухом. Далее сточная вода проходит в камеру хлопьеобразования и попадает в отстойник, после чего дальнейшая очистка осуществляется на фильтрах Оксипор. Фильтрование происходит в нисходящем потоке жидкости при постоянном уровне жидкости над загрузкой который поддерживается с помощью сифона, установленного на трубопроводе фильтрованной воды. Фильтрат собирается распределительной системой и далее отводится на обеззараживание в контактные резервуары. Загрузка фильтра – керамзит крупностью 5 – 10 мм и гравий. В фильтрах предусмотрена непрерывная аэрация сточных вод. Восстановление фильтрующей способности осуществляется водовоздушной промывкой На фильтрах Оксипор происходит снижение БПК 5 до 80 %, а концентрации загрязнений по взвешенным веществам до 90 %.
Из фильтров очищенная сточная вода под гидростатическим давлением по трубопроводу поступает в контактный резервуар на обеззараживание жидким хлором. Предусматривается аварийный сброс из приемной камеры и после отстойников в обводной канал.
Для обработки осадка могут быть использованы осадительные центрифуги с последующей сушкой в вакуум-сушилках.
Очистные сооружения систем водоотведения с применением физикохимических методов разработаны ВНИИ ВОДГЕО совместно с Союзводоканалпроектом и предназначаются для глубокой очистки смеси производственных и бытовых сточных вод.
На кафедре ВиВ Института градостроительства, управления и региональной экономики Сибирского федерального университета разработана технология глубокой очистки объектов малой канализации в условиях Сибири и Севера
В процессе очистки бытовых сточных вод малой производительности, в результате неравномерного их отведения, возможны периоды их длительного нахождения в приемном резервуаре и загнивание.
При загнивании жидкости образуются сложные, плохокоагулируемые комплексы, которые должны быть предварительно разрушены или заряды, образующиеся на их поверхности нейтрализованы.
В последние годы в технологии очистки стоков все большее распространение получает электролиз водных растворов, применяемый с целью электрической деструкции как органических так и неорганических соединений.
Механизм электрохимического окисления (или восстановления) органических и неорганических веществ зависит от материала электродов, природы
загрязняющих компонентов, температуры, присутствия посторонних, ингибирующих процесс веществ.
Для разработки технологической схемы глубокой очистки бытовых стоков, были проведены экспериментальные исследования процесса электрокоагуляции с использованием растворимых Al-анодов на натуральных сточных водах.
Электролиз сточных вод на нерастворимых электродах позволяет стабилизировать свойства коллоидных и растворенных частиц для подготовки жидкости к электрокоагуляции.
На основании результатов эксперимента разработана технологическая схема очистки бытовых сточных вод, представленная на рис.126.
Рис.126. Технологическая схема очистки бытовых сточных вод 1резервуар-усреднитель, 2 – решетка, 3 – насос, 4 – электрокоагулятор 1 ступени, 5 электрокоагулятор первой ступени, содержащий алюминиевые электроды, 6 электрокоагулятор первой ступени, содержащий графитовые электроды, 7 электрокоагулятор второй ступени с растворимыми анодами, 8,9,10,11 фильтры первой, второй, третьей и четвертой ступени, 12 – вентилятор,13
– виброфильтр, 14 озонатор, 15 – виброуплотнитель, 16 барабанная сушилка-дробилка, 17 – пакетирование, 18 – электрокалорифер
Процесс очистки бытовых сточных вод осуществляется следующим образом: сточная жидкость поступает в резервуар-усреднитель (1), пройдя грубую решетку (2), насосом (3) подается на очистку в электролизер-коагулятор (4) первой ступени, содержащий алюминиевые (5) и графитовые (6) электроды, из которого поступает на виброфильтр (13) для первичного отделения осадка, затем пройдя электрокоагулятор (7) второй ступени с растворимыми анодами, доочищается и обеззараживается в фильтрах (8,9,10,11) первой, второй, третьей и четвертой ступени, которые загружены на первой (8) и третьей (10)дробленым керамзитом, второй (9) и четвертой (11) – активированным
углем; глубокая очистка и обеззараживание стоков осуществляется путем озонирования в теле фильтра второй (9) и четвертой (11) ступени, озон подается из озонатора (14). Задержанный виброфильтром (13) осадок уплотняется на виброуплотнителе (15) и подается в барабанную сушилку-дробилку (16),высушивается с помощью электрокалорифера (18) и отводится на пакетирование (17).
В предлагаемой технологии очистки сточных вод использованы ячеечные модели в электрокоагуляции и фильтрации, которые позволяют разделить процесс очистки по ступеням с меньшими диапазонами нагрузок по каждой из них и снизить вероятность продольного проскока загрязнений, при этом барботаж сточной воды озоновоздушной смесью осуществляется в теле сорбционно-контактной фильтрующей загрузки - активированного угля.
Надежность технологии обеспечивается:
первичным электроокислением, которое дает изменение потенциала и образование гипохлоритного иона, являющегося окислителем и обеззараживающим агентом;
двухступенчатым электрокоагулированием;
четырехступенчатой фильтрацией;
использованием контактно-сорбционной загрузки для аккумулирования и усреднения концентрации загрязнений;
озонированием в теле фильтрующей загрузки для ее непрерывной регенерации;
дополнительной механической фильтрацией после озонирования в теле фильтрующей загрузки для ее непрерывной регенерации;
дополнительной механической фильтрацией после озонирования для задержания взвешенных частиц - вновь образованных мицел;
использованием отработанной озоновоздушной смеси в резервуаре– усреднителе в качестве предозонирования для снижения опасности загнивания сточных вод.
Таким образом, принятая за основу многоступенчатая технология очистки сточных вод, включающая электрообработку, сорбцию, озонирование, соответствует современному уровню техники, высоким требованиям к качеству очищенных сточных вод и может быть использована для решения вопросов глубокой очистки объектов малой канализации в условиях Сибири и Севера, характеризующихся низкими температурами и удаленностью объектов канализования от централизованных систем.
Органы по регулированию использования и охране природных ресурсов и органы санитарно-эпидемиологической службы требуют от всех промышленных предприятий максимального сокращения сброса производственных сточных вод в городскую водоотводящую сеть за счет применения рациональных технологических процессов, частичного или полного водооборота, повторного использования сточных вод, извлечения и использования содержащихся в них ценных веществ, а также обезвреживания токсичных отходов.
Повышению технико-экономических показателей очистных канализационных станций способствует блокировка отдельных сооружений, входящих в состав технологической схемы очистки. Блокировка сооружений позволяет значительно сократить площадь застройки, уменьшить объем строительных работ и в ряде случаев улучшить эксплуатационные показатели сооружений.
В практике проектирования и строительства очистных станций применяются прямоугольные и круглые в плане сблокированные сооружения. Прямоугольные блоки позволяют более рационально использовать территорию застройки, однако круглые во многих случаях могут оказаться предпочтительнее по условиям работы строительных конструкций.
Для расширения очистных сооружений предлагается блок, включающий радиальный первичный отстойник, концентрически расположенные азротенки с регенератором и вторичный отстойник, оборудованный перемещающимся эрлифтом для перекачивания возвратного активного ила. Новым в сооружении является оборудование зоны вторичного отстаивания тонкослойными блоками, что позволит улучшить его работу путем повышения дозы ила в аэротенке и повышения эффекта осветления иловой смеси.
Схема работы сооружений следующая. Сточная вода, прошедшая решетки и песколовки, поступает в первичный радиальный отстойник. Осветленная вода собирается сборным периферийным лотком и по трубам направляется в зону аэрации аэротенка, куда поступает также регенерированный активный ил из регенератора после смешения его с осветленной водой. Смесь осветленной воды и регенерированного активного ила подается в зону аэрации равномерно по всей окружности зоны через распределительный лоток. Аэрированная иловая смесь через струенаправляющие перегородки поступает во вторичный отстойник, затем, пройдя через тонкослойные блоки, собирается сборным лотком очищенной воды и отводится за пределы блока. Активный ил, осевший во вторичном отстойнике, перекачивается по трубе в регенератор с помощью двух перемещающихся эрлифтов, смонтированных на вращающейся вокруг центральной оси ферме. На этой же ферме смонтированы илоскреб первичного отстойника и насос пеногашения, орошающий при вращении фермы поверхность зоны аэрации иловой смесью. Избыточный активный ил отводится в стационарный лоток, из которого по трубе удаляется за пределы сооружения. Подача воздуха в аэротенк осуществляется через фильтросные керамические трубы.
Основные достоинства описанного сооружения:
-
возможность обеспечить пеногашение одним насосом, установленным на вращающейся ферме и орошающим поверхность зон аэрации и регенерации;
наличие в зоне вторичного отстаивания тонкослойных блоков, позволяющих обеспечить работу аэротенка с повышенными дозами ила, с незначительным выносом взвешенных веществ;
конструктивная схема блока, состоящая из четырех цилиндрических резервуаров, позволяющая использовать стеновые панели заводского изготовления с навивкой предварительно напряженной арматуры.
максимальная блокировка сооружений первичного отстаивания и биологической очистки, позволившая сократить площадь застройки, протяженность коммуникаций, уменьшить объем ограждающих конструкций и гидравлические потери; наличие встроенного регенератора, обеспечивающего режим работы аэротенка по принципу реактора полного
смешения;
использование для перекачивания активного ила только двух эрлифтов, смонтированных на вращающейся; 244
При проектировании очистных канализационных сооружений, как правило, приходится изымать земли пригородной зоны, которые представляют большую ценность. Поэтому очень важны проектные работы, направленные на уменьшение требуемых под строительство площадей. Для этого вместо многочисленных отдельно стоящих сооружений на очистных станциях применяются сблокированные основные и вспомогательные сооружения.
Так, например, следует объединять: здание решеток, котельную, контору-лабораторию, бытовые помещения, мастерские, трансформаторную подстанцию; илоперегни-ватели, первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, контактные резервуары. Все насосные станции могут быть также сблокированы.
На Супруновской очистной канализационной станции Полтавы пропускной способностью 20 тыс. м 3 /сут сблокированы первичные отстойники, аэротенки и вторичные отстойники, что позволило сократить длину несущих стен аэротенков на 150 м и перегородок на 77 м.
При блокировке сооружений не только уменьшаются площади, но и улучшаются другие показатели: стоимость строительства очистных сооружений пос. Красный Донец снизилась благодаря блокировке сооружений на 18% очистных сооружений Супруновской станции – на 11,7 %. Блокировка сооружений приводит к сокращению протяженности коммуникаций, к уменьшению расхода строительных материалов и эксплуатационных затрат.
Очевидно, что развитие очистных канализационных сооружений пойдет за счет интенсификации процессов очистки сточных вод и блокировки сооружений.
Дефицит земельных площадей в сочетании с высокой арендной платой за отводимые участки для строительства делает особенно экономически целесообразным применение компактных очистных сооружений. Эффективность компактных решений заключается не только в сокращении строительных площадей, но и приносит такие дополнительные выгоды, как сокращение размеров строительных конструкций технологических коммуникаций и внутриплоща-дочных дорог, уменьшение объема земляных работ, а следовательно, капитальных затрат.
Компактный блок технологических емкостей, включающий первичные и вторичные отстойники, может иметь 2 4 к 5 руглую в плане форму с концентри-
ческим расположением отдельных сооружений. Однако такая компоновка неудобна для дальнейшего развития очистной станции, поэтому специалисты ГДР отдают предпочтение блокам технологических емкостей прямоугольной формы в плане Разработаны три основных типа блоков технологических емкостей (рис. 127): тип I – для объектов пропускной способностью до 25 тыс. м 3 /сут; тип II – для объектов 25–50 тыс. м 3 /сут; тип III – для объектов 50 тыс. м 3 /сут и более.
Компактные очистные сооружения обусловливают переход к прямоугольным в плане отстойникам горизонтального типа, обладающим рядом конструктивных особенностей. Так, если в первичных отстойниках применяются традиционные скребки, которые перемещаются из одного отстойника в другой с помощью тележки, во вторичных отстойниках используются илососы, передвигаемые в продольном направлении. Расстояние между опорами скребковых устройств отстойников, разработанных комбинатом Вассертехник (г. Галле), унифицировано и составляет 4,2; 6; 8,4; 10,4 м. Длина отстойников 30 – 60 м. Для крупных очистных сооружений применяются аэ-ротенки с пневматической системой аэрации, для средних и малых очистных сооружений аэротенки оборудуют вертикальными механическими аэраторами диаметром 0,9; 1,5; 2,4 м с двухскоростным электродвигателем.
Рис. 127. Схемы компоновки технологических емкостей. а). тип I; б ). тип II; в ) тип III; 1 – трубопровод исходной сточной воды; 2 – первичный отстойник; 3 – аэротенк; 4 – вторичный отстойник; 5 – трубопровод очищенной сточной воды.
Компактные очистные сооружения могут быть выполнены как в монолитном, так и в сборном железобетоне (с герметичной заделкой швов шириной 60–80 мм пластифицированным бетоном).
В последнее время для очистки поверхностного стока с отдельных площадей водосбора все более широкое применение находят компактные установки заводского изготовления, которые могут размещаться на поверхности или под землей без перекачки поступающей дождевой воды, что исключает в этом случае ее дополнительное диспергирование насосами и повышает эффективность работы блока механической очистки. Такие установки для локальной очистки поверхностного стока, как правило, проектируются по одной схеме (рис. 128) и включают три зоны: зону грубой очистки (О), тонкослойного отстаивания (ТО) и зону фильтрации с использованием инертной или сорбционной загрузки, а при необходимости и то и другое. Широкое распространение получили блочные комбинированные сооружения заводского изготовления (рис. 128 а )
Рис. 128 Принципиальная схема комбинированных (а) и модульных (б) сооружений: О – зона грубой очистки; ТО – зона тонкослойного отстаивания; МФ – механический фильтр; СФ – сорбционный фильтр.
в .
Рис. 129. Конструкция установок для локальной очистки поверхностного стока (в ): 1 – подача загрязненной воды; 2 – впускные водораспределительные устройства; 3 нефтесборная труба; 4 – блок тонкослойного отстаивания; 5 – полупогруженная перегородка; 6 – водосборный лоток; 7 – блок адсорбционной очистки; 8 – перегородки; 9 – выпуск очищенной воды; 10 – контейнер для мусора; 11 – съемная решетка.
Для компактных комбинированных сооружений чрезвычайно важное значение имеют конструктивные элементы (впуск, вьшуск, система распределения, конструкция тонкослойных элементов и блоков механической фильтрации и сорбции).
Зона грубой очистки отстаиванием (О) размещается в отдельной секции или предусмотренном специально для этого объеме, предназначенном для выделения грубодисперсных ВВ и нефтепродуктов плавающих и грубодисперсных (d >100–200 мкм).
Зона ТО – предназначена для высокоэффективной тонкослойной очистки и задержания частиц мелкой взвеси и нефтепродуктов диаметром до 30 мкм в безреагентном режиме. Эта зона чрезвычайно важна для эффективной и длительной работы фильтров МФ и особенно СФ.
Зона фильтрации – это зона окончательной очистки до требуемых нормативов на механических или сорбционных фильтрах.
Конструкция блочной комбинированной установки для локальной очистки поверхностного стока, разработанная ОНИЛ ПГУПС, со сменными сорбционными кассетами-контейнерами, заполненными активированным алюмосиликатным адсорбентом (AAA), представлена на рис. 129 в. Кассеты, исчерпавшие запас сор-бционной емкости заменяются новыми, а отработавшие – направляются на регенерацию.
Нефтепродукты собираются сорбирующими бонами или отводятся в нефтесборный колодец, и затем вывозятся. Удаление осадка может быть
предусмотрено транспортом или с помощью гидроэлеваторов, Песковых насосов на расположенные рядом площадки складирования.
Подобные сооружения могут использоваться и для очистки производственных сточных вод. Конструкции их весьма разнообразны.
В отечественной и зарубежной практике начинают широко внедрятся установки модульного типа (рис. 129 б ), позволяющие легко набирать нужный состав сооружений для требуемого качества очистки из отдельных стандартных модулей: резервуара накопителя, оборудованного насосом, модуля грубой очистки, модуля с тонкослойными блоками, модуля с механическим или сорбционным фильтром и т.п., с изготовлением их из стойких материалов (рис. 130,131,132).
Обслуживание таких сооружений периодическое. Следует подчеркнуть, что комбинированные сооружения, в отличие от модульных, сконцентрированы в одном блоке, занимают меньше места и менее материалоемки, что отвечает принципам ресурсосбережения.
Фирмами, работающими в области водопроводно–канализационного хозяйства (ВКХ) рекомендуются многочисленные конструкции локальных сооружений заводского изготовления.
Рис. 130. Модульная установка для очистки ливневых стоков типа AL: 1 – песколовка; 1,1
На рис. 133 показан сепаратор нефтепродуктов SOR.2, для очистки поверхностного стока, включающий отстойную зону, модуль тонкослойного отстаивания с восходящим движением жидкости, коалесцентный фильтр из вспененного полиуретана и сорбционный фильтр, загруженный полимерным волокном–фиброилом. Загрязненная жидкость поступает в отстойную зону 2, затем проходит через блок тонкослойного отстаивания 3, коалесцентный фильтр 4 и поступает в блок сорбции 5.
Рис. 133. Сепаратор нефтепродуктов SOR.2: 1 – подвод сточной жидкости; 2 седиментационный отстойник сепаратора; 3 – блок тонкослойного отстаивания; 4 – коалесцентный сепаратор; 5 – сорбционный фильтр.
В данной конструкции перед блоком тонкослойного отстаивания отсутствуют какие-либо устройства для равномерного распределения воды. Конструкция блока тонкослойного отстаивания более подходит для удаления оседающих веществ, а не нефтепродуктов. Вопрос удаления осевших загрязнений с поверхности дна не решен. Сорбционный фильтр имеет незначительную сорбционную емкость.
Установка «Свирь» (рис. 134) предназначена для очистки дождевых сточных вод загрязненных частицами глины, песка и нефтепродуктов.
Рис. 134. Установка для очистки дождевых сточных вод «Свирь»: 1 – подвод сточных вод; 2 – пескоулавливающий бункер4 3 – полупогружная перегородка; 4 – отстойная зона; 5 тонкослойный блок; 6 – приямки для осадка; 7 – труба поворотная; 8 – емкость для нефтепродуктов; 9 – водослив; 10 – фильтр с плавающей загрузкой; 11 – решетка; 12 – щебень; 13 – плавающая загрузка; 14 – дренаж большого сопротивления; 15 – отвод очищенных сточных вод; 16 – дренаж малого сопротивления; 17 – отвод промывной воды и осадка; 18
– указатель уровня; 19 – перекрытие; 20 – вентиляционная труба.
Очищаемая жидкость поступает в отстойную зону 4, где происходит выделение грубодисперсных частиц и плавающих нефтепродуктов, которые собираются поворотной трубой 7. Далее жидкость попадает в блок тонкослойного отстаивания 5, проходя который через перелив 9 подается на фильтр 12, 13.
Отсутствие распределительных устройств перед блоком тонкослойного отстаивания, при значительном объеме зоны грубой очистки установки, не обеспечивает эффективного потокораспределе-ния. Наличие бункера для уплотнения осадка упрощает процесс его удаления. В то же время, модуль тонкослойного отстаивания не способен эффективно удалять мелкие примеси, что, несомненно, будет сказываться на продолжительности работы фильтров.
Установка для физико–химической очистки ливневых стоков типа УФХ (рис. 135), включает усреднитель стока 1, камеру хло-пьеобразования с плавающей загрузкой 11, полочный (тонкослойный) отстойник 12 и фильтр с плавающей загрузкой 13. Данная установка не имеет эффективных устройств для равномерного потокораспределения, что снижает коэффициент объемного использования. Применение камеры хлопьеобразования 11 с грубозернистой загрузкой обеспечивает хорошие условия для агломерации загрязнений, что особенно важно для тонкослойного отстаивания. В блоках тонкослойного отстаивания с восходящим и нисходящим движением потока в компактных установках часто применяются трубчатые элементы различной формы, а также гофрированные полки. Применение трубчатых элементов во многих случаях приводит к перерасходу материала и нестабильной работе из-за засоре-
ния осадком. Для интенсификации процесса удаления осадка из блока тонкослойных элементов может быть предусмотрена вибрация блока и гидрофобизация поверхности элементов.
Рис. 135. Установка для очистки ливневых стоков типа УФХ: 1 – подача стока; 2 – насос; 3
– осадкоуплотнитель; 4 – переходный модуль; 5 – люк; 8,8 – насосы дозаторы; 9 раствор хлорамина; 10 – фильтр с плавающей загрузкой; 14 – пьезометр.
Как было отмечено ранее, поверхностный сток в большом количестве содержит высокодисперсные взвеси. При недостаточной предварительной очистке, слой сорбента задерживает не только молекулярно растворенное вещество, но и данные взвеси, работая как механический фильтр. Кольматаж межзерновых пустот слоя сорбента обуславливает быстрое возрастание потерь напора. При этом возникает опасность преждевременного нарушения нормальной работы установки, что подтверждается опытом эксплуатации локальных сооружений. Кроме того, при фильтровании поверхностного стока через слой сорбента сверху вниз пузырьки воздуха или газов, выделившиеся из сточной воды, блокируют отдельные участки слоя зерен, что нарушает равномерность распределения потока по всему сечению слоя.
В установке «Свирь» очищаемая жидкость поступает в отстойную зону 4, где происходит выделение грубодисперсных частиц и плавающих нефтепродуктов, которые собираются поворотной трубой 7. Далее жидкость попадает в блок тонкослойного отстаивания 5, проходя который через перелив 9 подается на механический фильтр 10, затем - на сорбционный фильтр. Конструкция механического фильтра в целом реализует принцип двухслойного фильтрования. Слой щебня 12 позволяет выровнять нагрузку по взвешенным веществам, обеспечивая более однородный дисперсный состав загрязнений, поступающих на фильтр с плавающей загрузкой 13. В фильтре с плавающей загрузкой реализован принцип фильтрования в направлении убывающей крупности зерен, что повышает грязеемкость фильтра, увеличивает фильтроцикл.
Рис. 136. Сорбционный фильтр «Свирь» 1 – корпус; 2 – подводящий трубопровод; 3 – сор-
бент; 4 – дренаж; 5 – отводящий трубопровод очищенных сточных вод.
Сорбционный фильтр (рис. 136) выполнен в виде стальной прямоугольной емкости, по дну которой проложен дренажньш трубопровод, а в верхней части имеется труба для подвода сточных вод. Нижняя часть фильтра заполняется сорбентом (активированным углем или подобным материалом). Известно, что эффективная работа аппаратов со стационарным слоем адсорбента во многом зависит от равномерности распределения и сбора очищенной воды по площади адсорбера. Использование в конструкции сорбционного фильтра дренажа в виде дырчатой трубы с намоткой из оцинкованной проволоки с шагом 0,5 мм позволяет достигать равномерного сбора жидкости по площади адсорбера.
Преимущество той или иной конструкции компактного модуля сорбционной очистки определяется совокупностью многих факторов: видом используемого сорбента, типом сорбционного слоя, равномерностью распределения очищаемой жидкости по площади модуля, геометрическими характеристиками модуля, направлением течения жидкости, режимом работы установки.
Рис. 137. Блок двухступенчатых фильтров ОАО «Севзапналадка»: 1 – подача загрязненной жидкости; 2 – кассетные фильтры первой ступени; 3 – кассетные фильтры второй ступени; 4 – отвод очищенной жидкости.
Достаточная степень предварительной очистки поверхностного стока перед подачей его на сорбционную очистку во многом обуславливает надежность и продолжительность работы загрузки. Эффективность и экономичность процесса в значительной степени определяется видом используемого
сорбента. Использование недорогих, эффективных сорбентов, позволяет снизить стоимость очистки поверхностного стока. Представляется перспективным использование модифицированных адсорбентов на керамической основе, к ним относится активированный алюмо-силикатный адсорбент (AAA), обеспечивающий:
возможность направленного изменения его поверхностных свойств в процессе синтеза и регенерацию загрузки непосредственно в фильтре;
малую агрессивность по отношению к материалу емкостей, трубопроводов и другого используемого оборудования;
высокую эффективность сорбции неполярных и малополярных гидрофобных примесей (нефтепродуктов), а также тяжелых металлов;
экологичность;
пожаробезопасность.
В целом технологическая схема и состав сооружений для очистки поверхностного стока промышленных предприятий, а также очищаемый объем стока, должны назначаться в соответствии с местными условиями и экологическими нормативами на основании технико-экономического сравнения вариантов.
Контрольные вопросы
Схема совместной очистки производственных и бытовых сточных вод.
Что необходимо предусматривать для глубокой совместной очистки производственных и бытовых сточных вод?
Схема локальной установки физико-химической очистки бытовых и производственных сточных вод.
Как осуществляется процесс очистки бытовых сточных вод при многоступенчатой технологии обработки?
Когда можно использовать многоступенчатую технологию физико – химическую обработки бытовых сточных вод?
В чем преимущество сблокированных сооружений для очистки сточных вод?
Схемы компоновки технологических емкостей.
Какие основные и вспомогательные сооружения можно объединять?
Какие новые технические решения можно использовать для расширения очистных сооружений?
Как можно уменьшить требуемые под строительство площади?
Лекция 1 Общие сведения о водоотводящих системах промышленныхпредприятий.……………………………………………… 3
Лекция 2 Особенности устройства и расчета систем водоотведения на промышленных предприятиях.…………………… 15
Лекция 3 Виды приемников и условия приема производственных сточных вод.……………………………………………………… 21
Лекция 4.
Лекция 5 .
Лекция 6.
МЕТОДЫ И СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕН-
НЫХ СТОЧНЫХ ВОД…………………………. 30
Общие сведения по очистке производственных сточных вод. Механическая очистка (процеживание сточных вод) . 30
Усреднение сточных вод по расходу и концентрации загрязнений.
………………………………………………………… 35
Гравитационное разделение. Конструкции и основные расчеты сооружений.………………………………………… 41
Лекция Удаление механических примесей в поле центробежных сил.
7 . …………………………………………………………………… 59
Лекция 8.
Лекция 9.
Лекция 10.
Лекция 11 .
Лекция 12.
Лекция 13.
Лекция 14.
Лекция 15.
Лекция 16.
Лекция 17.
Лекция 18.
Лекция 19.
Лекция 20.
Лекция 21.
Лекция 22.
Лекция 23.
Фильтрование сточных вод, конструкции фильтров…… 66
Химические методы очистки производственных сточных вод. Нейтрализация сточных вод реагентным и фильтрационным способом.………………………………………… 91
Окислительный метод очистки.……………………………… 98
Физико-химическая очистка производственных сточных вод. Коагуляция…………………………………………………… 110
Флокуляция. Интенсификация процесса коагуляции. 118
Электрохимическое коагулирование………………………… 125
Флотационная очистка. ………………………………………. 132
Сорбционные методы очистки производственных сточных вод
в статических условиях………………………. 139
Адсорбционная очистка производственных сточных вод в динамических условиях………………………………………. 143
Экстракционные методы очистки производственных сточных
вод. ……………………………………………………. 148
Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена………………………………………………………. 156
Применение электродиализа и гиперфильтрации для обессоливания производственных сточных
вод………………………………………………………………… 162
Биологическая очистка производственных сточных вод. Конструкции сооружений…………………………………….. 169
Биологическая очистка высококонцентрированных сточных вод. Доочистка биологически очищенных сточных вод…………………………………………………………….. 183
МЕТОДЫ И СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ
ВОД…………………………………………… 191
Особенности методов и конструкций сооружений по обработке осадков производственных сточных вод…….. 191
Основные методы обезвоживания и утилизации осадков производственных сточных вод………………………………. 202
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ В СХЕМАХ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД И ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ 0,056 216
Лекция Особенности очистки сточных вод и обработки осадков пред-
24. приятий металлообработки. ………………………….. 216
Лекция 25.
Совместная очистка производственных и бытовых сточных вод. Блокирование очистных сооружений. Схемы компактных
очистных установок………………………. 235
Рис. 120. Технологическая схема локальной установки гальванокоагуляционной обработки хромсодержащих сточных вод
Рис. 121 – Резервуар приема эмульсии; 2,3,4,5 – резервуары приема вод 1 – ой, 2 – ой,3 – ой, 4 – ой промывки; 6 насосы подачи стоков
на очистку; 7 эжектор для ввода регенирированного раствора коагулянта; 8,11 – электролизеры 1 – ой и 2 – ой ступени; 9 – трубчатый смеситель; 10 – вертикальный отстойник; 12 – флотатор напорный; 13 – бак хранения кислоты, 14 – бак хранения щелочи; 15 – расходный бак кислоты; 16 расходный бак щелочи; 17 – расходный бак флокулянта; 18 – насос дозатор кислоты; 19 – насос дозатор щелочи; 20
насос дозатор флокулянта; 21 – расходомеры-ротаметры; 22 – сборный карман для флотирования отходов; 23 – смесительная камера; 24
флотационные камеры; 25 – отстойная камера; 26 – скребковый механизм; 27 – рециркуляционный насос; 28 – водовоздушный эжектор; 29 – напорный бак; 30 – распредилительный трубы; 31 – диафрагмы; 32 – насос подкачки; 33 – напорный фильтр доочистки; 34 – РЧВ; 35 – насосы технической воды; 36 – резервуары для сбора пенного продукта; 37 – резервуар для обработки осадков из резервуаров 1 и 2; 38, 39 – резервуар для обработки маслосодержащих жидких отходов 1 и 2 ступени; 40 – резервуар для сбора масла; 41 – резервуар для сбора раствора регенерированного коагулянта; 42 – насос для перекачки осадков из резервуаров 1 и 2; 43,44 – насосы для жидких маслосодержащих отходов 1 – ой и 2 – ой ступени;К3 – трубопровод подачи отработанных эмульсий и растворов; К3.0 – трубопровод подачи стоков на очистку; К3.1, К3.2 – трубопровод стоков после 1-ой и 2-ой ступени очистки; К3.3 – трубопровод очищенной воды; К3.4 – трубопровод рециркуляции; К4 – трубопровод опорожнения; Р1,Р2 – трубопроводы кислоты и щелочи; Т1,Т2 – теплопровод подающий и
Рис. 122. Технологическая схема очистки маслоэмульсионных сточных вод металлургического завода.
Состав сооружений: 1 – резервуар – усреднитель; 2 – нефтеловушка; 3 – напорный электролизер; 4 – вертикальный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования; 5 – скорые фильтры с зернистой загрузкой; 6 – шламонакопитель; 7 – бак замасленных отходов удаляемых из приямка нефтеловушки; 8 – бак для сбора из нефтеловушки пленочных нефтепродуктов; 9 – промежуточный резервуар; 10 – резервуар чистой воды(РЧВ); 11 – резервуар горячей воды(РГВ); 12 – резервуар загрязненной воды после промывки фильтров(РПрВ); 13 – воздуходувки; 14 – насосная станция первого подъема; 15 – насосная станция второго подъема; 16 – насос перекачки осадка; 17 – насосы технической воды; 18
Виды сточных вод. Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, по своему составу могут быть разделены на 3 вида:
1. производственные – использованные в технологическом процессе производства или получающиеся при добычи полезных ископаемых.
2. бытовые – от санитарных узлов производственных и не производственных корпусов и зданий, а также от душевых установок, имеющихся на территории, промышленных предприятий.
3. атмосферные – дождевые и оттаивание снега.
Производственные сточные воды делятся на 2 две основные категории:
– загрязнённые
– незагрязненные (условно чистые)
Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на 3 группы:
1. загрязнённые преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, угледобывающей промышленности)
2. загрязнённые преимущественно органическими примесями (предприятия рыбной, мясной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности)
3. загрязнённые минеральными неорганическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, лёгкой промышленности)
Машиностроительные заводы характеризуются наличием ряда водоёмких производственных процессов, а следовательно, и образованием значительного количества, производственных сточных вод, которые в основном загрязняются отходами травильных и гальванических цехов и нефтепродуктами.
В гальванических цехах детали из металлов и сплавов подвергаются различным видам химической или электрохимической обработки. В начале поверхность изделий подвергается предварительной обработки: обезжириванию и травлению с применением различных растворов кислот, щелочей, солей металлов. Отработанные растворы травильных ванн образуют кислые и щелочные сточные воды. В каждом травильном отделение существует 2 вида сточных вод: концентрированные и разбавленные. Разбавленные являются промывными водами.
Методы очистки сточных вод.
Механические методы применяются как первая стадия в общей схеме очистки сточных вод. Выбор механического метода очистки осуществляется с учётом размера взвешенных частиц. Механическая очистка состоит из:
1. процеживания через решётки
2. пескоулавливания
3. отстаивание
4. фильтрование
5. центрифугирование
Химические методы обработки сточных вод основаны на применение химических реакций. В результате которых загрязнения превращаются в соединения безопаснее для потребителя или легко выделяются в виде осадков. В особую группу химических методов следует выделить хлорирование и озонирование сточных вод, содержащих органические примеси, а также цианиды и другие пахнущие не органические вещества. Хлорирование и озонирование наиболее часто применяют для доочистки и обезвреживания питьевой воды на городских водопроводных станция.
1. осаждение
2. окисление-востановление
Физико-химические методы. В большинстве случаев использование физико-химических методов выделения загрязняющих веществ из сточных вод позволяет в дальнейшем рекуперацию.
1. флотация
2. коагуляция
3. ионный обмен
4. сорбция
5. электрохимические методы
6. магнитная обработка
7. экстракция
Биологическая очистка. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов, связанных между собой единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в том сообществе принадлежит бактериям.
1. аэробный
2. анаэробный
При термической очистке сжигают жидки отходы нефтепродуктов и других горючих веществ в печах и горелках.
1. огневое концентрирование
2. огневое обезвреживание
: промышленных и бытовых.
Защита водоёмов от загрязнения сточными водами промышленных предприятий и бытовыми - составная часть защиты окружающей среды от вредных воздействий человеческой деятельности на природу.Загрязнения поступающие в водоёмы со сточными водами промышленных предприятий и от населенных пунктов – основные нарушители экологической чистоты водной среды. Для защиты от этих загрязнений применяется предварительная очистка сточных вод на самих предприятиях и в населённых пунктах, перед сбросом их в систему рек и водоёмов.
Сточные воды бывают трёх типов – промышленные, бытовые и атмосферные. Промышленные сточные воды образуются при использовании воды в технологических процессах, при охлаждении агрегатов (повышается температура сбросной воды), в хранилищах сырья и топлива, в котельных и т.п.
Бытовые сточные воды образуются в населённых пунктах и содержат как твёрдые так и органические загрязнения.
Атмосферные сточные воды образуются из атмосферных осадков и содержат загрязнения увлекаемые водой из воздуха и при таянии снега.
Количество сточных вод промышленных предприятий зависит от величины очищенных стоков, которые возвращаются в процесс после их очистки и регулируется системами очистки оборотного водоснабжения. Сегодня на металлургических и нефтеперерабатывающих заводах 90-95% сточных вод после очистки возвращаются в производственный цикл и только 5-10% сбрасываются в водоёмы, с учётом допустимых ПДК в них. Однако и эти проценты необходимо существенно уменьшить т.к. значительно растут объёмы потребляемой воды в современном производстве.
Содержание загрязнителей в сточных водах зависит от технологических процессов в которых они участвуют, а концентрация загрязнителей зависит от отрасли промышленности, исходного сырья, режима процесса, расхода воды на единицу продукции. Сточные воды промышленных предприятий содержат минеральные и органические загрязнители в разных сочетаниях, а неравномерность во времени их попадания на очистку (залповые выбросы) значительно усложняют работу очистных сооружений.
Увеличение количества сточных вод поступающих на повторное использование (оборотные воды) и уменьшение удельного расхода воды на единицу продукции - наиболее значимые пути уменьшения сброса сточных вод. Извлечение ценных отходов из сточных вод для их возврата в технологический процесс, также способствует снижению концентрации загрязнителей в сточных водах.
Для удешевления систем очистки, увеличения экономичности при эксплуатации на промышленных предприятиях часто применяется объединение стоков от разных технологических процессов одного предприятия. Однако это не всегда возможно и приходится выводить сточные воды из разных технологических процессов отдельными стоками. Раздельное выведение стоков иногда связано с различной концентрацией веществ, подлежащих утилизации, на различных этапах процесса.
После поступления очищенных сточных вод в водоёмы, качество воды в них меняется мало и вода остаётся безвредной, но только до допустимого экологического барьера, после которого её свойства начинают меняться из-за интенсификации химических, физико-химических и биохимических процессов. Иногда эти процессы ведут к осаждению, превращению и разложению вредных веществ, что улучшает качество воды в водоемах. Эти процессы называют самоочищением. Если вода в водоёмах разбавляется чистой водой, то в сочетании с самоочищением, обезвреживающая способность водоёма значительно увеличивается.
Процессы очистки сточных вод подразделяются на:
1. Механическая очистка сточных вод.
2. Физико-химическая очистка сточных вод.
3. Биологическая очистка сточных вод.
Как видите, очистка сточных вод промышленности имеет огромное значение для экологии, поэтому очистные сооружения должны постоянно совершенствоваться. Процесс очистки завершается обработкой осадков.
Исторически сложившееся размещение производственных комплексов в районах жилой застройки населенных мест не оптимально. Системы водоснабжения и водоотведения в таких агломерациях также являются совместными для жилой и промышленной зоны. На крупных предприятиях, как правило, имеется собственная система водного хозяйства с полным технологическим циклом от забора воды до ее очистки, обезвреживания и утилизации твердой фазы.
Основные элементы системы водного хозяйства населенного пункта и ее взаимодействие с окружающей при одной средой представлены на рис, 21. Водозаборные сооружения забирают природную воду из поверхностного водоисточника. Насосная станция первою подъема по напорным трубопроводам подает ее на очистные сооружения. Здесь вода очищается до питьевого качества и из резервуаров насосной станцией второго подъема подается в населенный пункт, как правило, имеющий водопроводную сеть. Вода используется на пищевые, хозяйственные нужды, полив улиц и насаждений, предприятиях местной промышленности.
Использованную воду (сточные воды) по закрытой сети отводят за пределы города и главной нализационной насосной станцией подают на городские сооружения.
Здесь сточные воды проходят механическую и биологическую очистку, дезинфицируются и подаются на биологические пруды, где очищаются в естественных условиях прудов вода по своим качествам незначительно отчается от воды естественного водоема, может в реку, озеро и т. д.
Количество образующейся твердой фазы на очистных сооружениях зависит от генезиса исходного состава и расхода сточных вод, метода их очистки и составляет в среднем 0,01 - 3% объема. Влажность твердой фазы колеблется от 85 (предприятия стройиндустрии) до 99,8% (активный ил).
Основные задачи обработки шламов и осадков сточных вод - обезвоживание, обеззараживание и утилизация.
В зависимости от зольности они могут быть трех типов;
Преимущественно минеральные (зольность более 70%),
Преимущественно органические (зольность менее 30)
Смешанные (зольность 30 - 70%),
В настоящее время имеется промышленный опыт воз врата в основное производство шламов очистки сточных во стекольных, оптико-механических, металлургических пред приятий, заводов по выпуску строительных изделий, не которых химических производств, а также в качестве добавок во вспомогательные производства - мясокомбинат ты; молокозаводы (технические жиры, ланолин, жирозаменители); гидролизные заводы (белково-витаминные концентраты); целлюлозное картонно-бумажные комбинат (производство древесноволокнистых плит, картона, целлюлозы).
Утилизация шламов - это сложная многовариантно проблема, основным вопросом которой является предотвращение вторичного загрязнения окружающей среды металлами. Наиболее распространенным способ утилизации шламов очистки сточных вод является их на полигонах промышленных отходов (шла обрабатывают цементом, битумом, стеклом или связующими). Имеется опыт утилизации шламов металлов в производстве строительной кирпича, черепицы. Современные экологические формированию системы водоотведения гальванических учитывают цели цивилизации.
