Методы и сооружения для очистки промышленных сточных вод содержание стр
 Скачать 1.39 Mb.
|
|
малых диаметров (25 – 100 мм) объединяют в батарей- ные (мультигидроциклоны), состоящие из большого числа циклонных элементов (24 – 48 шт.), уста- навливаемых параллельно, и имеющих единую систему питания. Такие гидроциклоны служат для очи- стки от мелкодисперсных примесей. Напорные гидроциклоны можно соединять в 2 – 3 ступени и по- следовательно для улучшения эффекта очистки (вначале аппараты большого диаметра, а затем – мало- го). К недостаткам напорных гидроциклонов относятся значительный расход электроэнергии и быст- рый износ аппарата (при работе с грубодисперсными примесями). Рис. 19. Схема напорного гидроциклона 1 – цилиндрическая часть; 2 – патрубок для отвода воды; 3 – патрубок для впуска сточной воды; 4 - коническая часть; 5 – патрубок для отвода шлама Рис. 20. Принципиальная схема движения воды в гидроциклоне 1 – питающий патрубок; 2, 5 – соответственно нисходящий и восходящий потоки; 3, 6 – соответственно коническая и цилиндрическая части; 4 – шламовое отверстие; 7 – сливной патрубок Многоярусные гидроциклоны используют для интенсификации процесса очистки. В них рабочий объем разделен на отдельные ярусы свободно вставляемыми коническими диафрагмами. Вследствие этого высота слоя отстаивания уменьшается. Вращательное движение позволяет полнее использовать объем яруса и способствует агломерации взвешенных частиц. Каждый ярус гидроциклона работает са- мостоятельно. На практике используются гидроциклоны с наклонными патрубками для отвода очищенной воды (рис. 21) и с периферийным отбором осветленной воды. В первом из них впуск загрязненной воды осуществляется тангенциально через общие для всех ярусов щели, расположенные через 120 о . Распреде- ление воды по высоте происходит в аванкамерах с распределительными лопатками. Рабочий поток дви- жется в ярусе по сходящейся спирали и через шламовыводящую щель попадает в коническую часть ап- парата, откуда удаляется под действием гидростатического напора. Гидроциклон имеет устройство для удаления всплывающих примесей. Рис. 21. Многоярусный гидроциклон с наклонными патрубками для отвода очищенной воды 1 –водосборный желоб; 2 – полупогруженная кольцевая стенка; 3 – аванкамера; 4 – ярусы; 5 – шламоотводные козырьки; 6 – водоподающие трубы; 7 – труба для удаления всплывающих веществ; 8 – труба для удаления шлама; 9 – шламоотводная шахта;10 – конические диафрагмы; 11 –выпуск осветленной воды; 12 – тангенциальные выпускные насадки; 13 – наклонные выпуски В гидроциклонах с периферийным отбором осветленной воды выделившийся осадок сползает к центру, проваливается в шламовую шихту, а затем в коническую часть. 2.3.2.2.Центрифуги и сепараторы Центрифугирование для очистки сточных вод используется реже, чем методы осаждения и фильтро- вания. Это связано с тем, что центрифугирование является процессом энергоемким. Центрифуги быва- ют отстойные и фильтрующие. В процессах очистки сточных вод фильтрующие центрифуги использу- ют для разделения грубодисперсных систем, отстойные – для разделения труднофильтрующихся тонко- и грубодисперсных суспензий, а также для классификации суспензий по размерам и плотности частиц. В центрифугах поле центробежных сил обеспечивается за счет вращения корпуса. Центрифуги ис- пользуются для удаления мелкодисперсных осадков из сточных вод. Применение центрифуг наиболее целесообразно и экономически оправдано в следующих случаях: - для локальной очистки производственных сточных вод, когда выделенный осадок представляет со- бой ценный продукт, предназначенный для дальнейшего использования; - при мелкодисперсном составе загрязнений в воде, когда для ее очистки не могут быть применены реагенты; - для сокращения площади, на которой размещают установку; - для обработки (обезвоживания) осадков сточных вод. Центрифуги периодического действия целесообразно использовать при концентрации нераствори- мых примесей в сточных водах не более 2 - 3 г/л и если образующиеся осадки цементируются или харак- теризуются высокими абразивными свойствами. Из центрифуг непрерывного действия в системах очи- стки вод наибольшее распространение получили горизонтальные шнековые центрифуги типа ОГШ (рис. 22). Их используют для выделения веществ с гидравлической крупностью примерно 0,2 мм/с (противо- точные) и 0,05 мм/с (прямоточные). Рис. 22. Центрифуга типа ОГШ 1 – барабан; 2,3,5 – окна; 4 – кожух; 6 – разгрузочный шнек; 7 – подвод сточной воды; 8 – отвод осветленной воды; 9 – отвод осадка Центрифуга представляет собой цилиндрический ротор со сплошными или перфорированными бо- ковыми стенками. Ротор укрепляется на валу, который приводится во вращение электродвигателем, и помещается в соосный цилиндрический неподвижный кожух. На внутренней поверхности ротора с пер- форированными стенками закреплена фильтровальная ткань или тонкая металлическая сетка. Под дейст- вием центробежной силы суспензия разделяется на осадок и жидкую фазу (фугат). Осадок остается в ро- торе, а жидкая фаза удаляется из него. Различают центрифуги непрерывного и периодического действия. Сепараторами называют центрифуги для разделения эмульсий. 2.3.3. Фильтрационные установки Фильтрационные установки применяются для глубокой очистки (доочистки) сточных вод после физико-химической или биологической очистки для последующего извлечения тонкодиспергированных веществ, пыли, масел, смол, нефтепродуктов и др. Фильтрованием называют процесс разделения сус- пензий и эмульсий с использованием пористых перегородок или зернистых слоев, которые задерживают диспергированную фазу и пропускают жидкость. В практике очистки сточных вод используют следую- щие процессы фильтрования: - фильтрование через фильтровальные перегородки; - фильтрование через зернистые слои; - микрофильтрация; - фильтрование эмульгированных веществ (нефтепродуктов и масел, находящихся в виде нестойких эмульсий). Тип фильтрующего аппарата подбирают в зависимости от следующих факторов: - количества воды, подлежащей фильтрованию; - концентрации загрязнений, их природы и степени дисперсности; - физико-химических свойств твердой и жидкой фаз; - требуемой степени очистки; - технологически, технико-экономических и других факторов. 2.3.3.1. Фильтрование через фильтрующие перегородки Наиболее часто применяется фильтрование через фильтрующие (пористые) перегородки (рис. 23). При этом различают процесс фильтрования суспензии с образованием осадка, при котором она разде- ляется на чистый фильтрат и влажный осадок, а также фильтрование с закупориванием пор, при кото- ром твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки и задерживаются там, не образуя осадка. Фильтровальная перегородка представляет собой существенную часть фильтрата, и от правильного выбора ее во многом зависят производительность фильтровального оборудования и чистота получаемого фильтрата. Фильтровальные перегородки изготавливают из хлопчато-бумажных, шерстяных, стеклян- ных, керамических, углеродных и металлических материалов. Рис. 23. Схема процесса фильтрования суспензии через фильтрующую перегородку 1 – фильтр; 2 – фильтровальная перегородка; 3 – суспензия; 4 – фильтрат; 5 – осадок 2.3.3.2. Процеживание на сетчатых барабанных фильтрах и микрофильтрах В системах очистки сточных вод и обработки осадков используются различные фильтры периоди- ческого и непрерывного действия. Барабанные сетки и микрофильтры используют для задержания грубодисперсных примесей в процессах процеживания сточных вод, содержащих не более 300 мг/л взвешенных частиц. Сетчатые барабанные фильтры относятся к фильтрам непрерывного действия. Основной частью этих сооружений является вращающийся барабан сварной конструкции, обтянутый сеткой. На поверхно- сти барабана смонтированы фильтрующие элементы. Барабан погружен в воду на глубину 0,6 – 0,85 диаметра и вращается в камере со скоростью 0,1 – 0,5 м/с. Барабан приводится во вращение электро- приводом. Очищаемая вода поступает внутрь барабана через открытую торцевую стенку и выходит ра- диально, фильтруясь через сетку. 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. В зависимости от требуемой степени очистки и условий применения их можно оснащать сетчатым полотном с различной крупностью ячеек. В связи с этим сетчатые бара- банные фильтры условно подразделяют на барабанные сетки и микрофильтры. Сетчатые барабанные фильтры оснащены фильтрующей сеткой с крупными ячейками размером 0,3 – 0,5 мм. Фильтры предназначены для задерживания грубодисперсных примесей. В них происходит снижение содержания взвешенных веществ на 25 – 40%. Исходная концентрация взвеси в сточной воде должна быть не более 250 мг/л. При этом в очищаемых сточных водах должны отсутствовать вязкие вещества (смолы, битумы, масла), затрудняющие промывку сетки. Барабанные сетки чаще всего уста- навливают перед зернистыми фильтрами для глубокой очистки сточной воды. Применение барабан- ных сеток для механической очистки производственных сточных вод допускается только в схемах пол- ной биологической очистки с установкой их перед аэротенками. Микрофильтры (рис. 24) оснащены фильтрующей сеткой с мелкими ячейками размером 0,035 – 0,04 мм. Эффективность очистки воды на микрофильтрах составляет 40 – 60%, что позволяет в от- дельных случаях заменить ими первичные отстойники. Содержание взвешенных веществ сточной воде, направляемой на микрофильтры, не должно превышать 300 мг/л. БПК полн при совместной очистке быто- вых и производственных сточных вод снижается на 25 – 30%. Рис. 24. Схема микрофильтра 1 – вращающийся барабан; 2 – лоток для сбора промывных вод; 3 – устройство для промывки 2.3.3.3. Фильтры с зернистой загрузкой В промышленных условиях для очистки воды от механических примесей чаще всего используют зер- нистые материалы. К фильтрующим материалам предъявляют следующие требования: они должны быть химически устойчивыми к обрабатываемой воде, механически прочными и не должны загрязнять воду. Важной характеристикой таких материалов являются также их дешевизна и доступность. Чаще всего используются такие фильтрующие материалы, как кварцевый песок, керамическая крошка, опилки, керамзит, коксовая мелочь, дробленый антрацит, металлургический шлак, гранодиорит, шунги- зит и т.п. Фильтры классифицируют следующим образом: - по рабочему давлению – открытые (самотечные) и закрытые (напорные); - по скорости фильтрования – медленные (0,1 – 0,3 м/ч), скорые (7 – 16 м/ч) и сверхскоростные (25 – 100 м/ч); - по направлению движения потока – с восходящим и нисходящим потоком; - по крупности фильтрующего материала – мелко-, средне- и крупнозернистые; - по числу фильтрующих слоев – одно-, двух- и многослойные. Фильтр с зернистой загрузкой представляет собой бетонный или кирпичный резервуар, в нижней части которого имеется дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывают слой поддер- живающего материала, а затем фильтрующий материал. Вода под давлением проходит через слой фильтрующего материала, который необходимо периодически промывать от загрязнений. Регенера- цию фильтров производят продувкой воздухом с последующей промывкой фильтра горячей водой (60 – 80 о С). Промывочная вода обычно подается снизу вверх (метод обратной промывки фильтров). Грязеемкостью фильтра называют количество загрязнений в кг, удаляемых с 1 м 2 поверхности фильтрующего слоя в единицу времени. Грязеемкость фильтров с восходящим потоком больше, чем с нисходящим. В фильтрах с восходящим потоком наблюдаются заиливание дренажного устройства, кор- розия труб и зарастание их карбонатами, поэтому чаще используются фильтры с нисходящим потоком. При использовании медленных фильтров достигается высокая степень очистки сточных вод. К не- достаткам медленных фильтров относятся: большие размеры, высокая стоимость и сложная очистка от осадка. Безнапорные фильтры обычно бывают с восходящим потоком жидкости. Скоростные фильтры могут быть однослойными и многослойными. У однослойных фильтров фильтрующий слой состоит из одного и того же материала, у многослойных – из различных материа- лов, например, из слоя антрацита и песка. Многослойные фильтры также загружают однородным мате- риалом с разной крупностью частиц. Многослойные фильтры работают более эффективно, чем одно- слойные. К недостаткам фильтров относятся значительная материалоемкость и сложность системы промывки. Сточные воды фильтруют через напорные фильтры сверху вниз. Продолжительность фильтрования в зависимости от состава сточных вод составляет 12 – 48 ч. Фильтры промывают через дренажную систему снизу вверх. Напорные вертикальные фильтры с зернистой загрузкой (рис. 25) применяются для механической очистки нефтесодержащих сточных вод после их гравитационного отстаивания. Фильтр представляет собой стальной вертикальный резервуар обычно заводского изготовления. Резервуар рассчитывается на давление 0,6 МПа. Загружается фильтр, как правило, кварцевым песком слоем 1 м. Скорость фильт- рации в нем составляет 5 – 12 м/ч. Начальное содержание нефтепродуктов 4 - 80 мг/л, механических примесей – 30 – 60 мг/л. Остаточное содержание в воде нефтепродуктов допускается 7 – 20 мг/л, меха- нических примесей – 10 – 20 мг/л. Рис. 25. Фильтр механический горизонтальный однокамерный ОГ-5,5 1 – подача воды на фильтрование; 2 – распределительное устройство; 3 – фильтрующий слой; 4 – дренаж; 5 – подача промывной воды; 6 – отвод воды Конструкция двухслойного фильтра показана на рис. 26. Рис. 26. Двухслойный фильтр 1 – подача сточной воды; 2 – карман; 3 – желоб; 4 – слой антрацита; 5 – слой песка; 6 – гравий; 7 - дренаж; 8 – отвод фильтрата; 9 – подача промывной воды; 10 – отвод промывной воды 3. Химическая очистка сточных вод Химическую и физико-химическую очистку обычно применяют для производственных сточных вод на локальных канализационных очистных сооружениях предприятий. Химическая очистка произ- водственных сточных вод может применяться как самостоятельный метод перед их подачей в систему оборотного водоснабжения, а также перед спуском их в водоем или в городскую водоотводящую сеть. Кроме того, химические методы применяются для предварительной очистки сточных вод перед био- логической или физико-химической очисткой. Химическая обработка также применяется в качестве ме- тода глубокой очистки сточных вод с целью их дезинфекции, обесцвечивания или извлечения из них различных компонентов. При локальной очистке производственных сточных вод в большинстве случаев предпочтение отдается химическим методам. Химическую очистку применяют в случаях, когда выделение примесей возможно только в результа- те химической реакции между примесью и реагентом. К основным химическим способам очистки от- носятся нейтрализация, окисление, восстановление, реагентные методы выделения загрязняющих ве- ществ в виде малорастворимых и нерастворимых соединений. К окислительным методам относится так- же электрохимическая обработка. 3.1. Нейтрализация Нейтрализация применяется для обработки производственных сточных вод, содержащих кислоты и щелочи. В большинстве кислых сточных вод содержатся соли тяжелых металлов, которые необходимо выделять из этих вод. Нейтрализацию осуществляют в следующих целях: - для предотвращения коррозии материалов канализационных сетей и очистных сооружений; - во избежание нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и в водоемах; - для осаждения из сточных вод солей тяжелых металлов. Практически нейтральными считаются смеси с рН = 6,5 – 8,5. Следовательно, подвергать нейтрали- зации необходимо сточные воды с рН менее 6,5 и более 8,5, при этом необходимо учитывать нейтрали- зующую способность водоема, а также щелочной резерв городских сточных вод. Из условий сброса производственных сточных вод в водоем или в городскую канализацию следует, что большую опас- ность представляют кислые стоки, которые к тому же встречаются значительно чаще, чем щелочные. Чаще всего сточные воды загрязнены минеральными кислотами: серной, соляной, азотной, а также их смесями. Обычно концентрация кислот в сточных водах не превышает 3%, но встречаются и более кон- центрированные смеси. Существует три способа нейтрализации 1) Взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод. Режимы сброса сточных вод, содер- жащих кислоту и отработанную щелочь, как правило, различны. Кислые воды обычно сбрасываются в канализацию равномерно в течение суток и имеют постоянную концентрацию. Щелочные воды сбра- сываются периодически по мере того, как сбрасывается щелочной раствор. В связи с этим для щелоч- ных вод часто необходимо устраивать регулирующий резервуар. Из резервуара эти воды равномерно выпускают в камеру реакции, где в результате смешения их с кислыми сточными водами происходит взаимная нейтрализация. Данный метод широко используют на предприятиях химической промыш- ленности. |