КАНАЛИЗАЦИЯ

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Пускаются около 0,2 м. Расход воды на промывку барабанных сеток со­ставляет около 1 % расхода обрабатываемой воды.

Барабанные сетки изготовляются воронежским заводом «Водмаш - оборудование», их основные характеристики ^приведены в табл. 5.5.

Барабанные сетки чаще всего устанавливают для подготовки сточ­ной воды перед подачей ее на фильтры.

Отстаивание. Для выделения из производственных сточных вод не­растворенных примесей применяют отстойники различных типов, чаще всего горизонтальные и радиальные с механизированным удалением осадка. По конструкции они мало отличаются от отстойников, применяе­мых при очистке бытовых сточных вод.

Отстойники применяются как в качестве сооружений для очистки (осветления) сточных вод, используемых в системах оборотного водо­снабжения, так и для предварительной обработки сточных вод перед их биологической очисткой.

Для выделения из производственных сточных вод всплывающих при­месей применяют отстойники специального назначения: нефтеловушки, жироуловители, смолоуловители и др.

При выборе типа и конструкции отстойников для производственных сточных вод необходимо учитывать химические и физические свойства этих вод и содержащихся в них взвешенных веществ, а также влияние на состав сточных вод технологических условий производства и мест­ных факторов. К числу основных показателей относятся: температура сточных вод, поступающих на осветление; концентрация взвешенных веществ и их физические свойства; крупность частиц и их плотность, степень агломерации взвешенных частиц, скорость осаждения или всплывания частиц (гидравлическая крупность); влажность осадка не­посредственно после его выпадения; кинетика процесса уплотнения осад­ка под водой; плотность сухого остатка.

На основании этих показателей и заданного эффекта осветления сточной воды определяют продолжительность отстаивания и размеры отстойников.

Отстойники могут быть в виде открытых или закрытых сооружений, что определяется климатическими условиями.

Отстойники рассчитывают на максимальный часовой приток сточных вод, а при наличии усреднительных резервуаров — на усредненный рас­ход, на заданный эффект осветления сточной воды и по данным кинетики осаждения взвешенных частиц, устанавливаемой лабораторными иссле­дованиями, с пересчетом на натурные условия.

Количество секций отстойников должно быть не менее двух; пропуск­ная способность каждой из них 0,5 расчетного расхода.

При простом отстаивании остаточное содержание взвешенных ве­ществ может быть больше допустимого. В этом случае следует приме­нять отстаивание с коагуляцией взвешенных частиц. С целью экономии реагентов может быть применено простое отстаивание в качестве первой ступени осветления воды.

Для интенсификации процесса осаждения взвешенных частиц одно­временно с введением коагулянтов следует применять и высокомолеку­лярные флокулянты ПАА, ВА-2 и другие в небольших дозах—1—3 мг/л.

При включении в систему оборотного водоснабжения обработанные реагентами сточные воды не должны обладать агрессивными свойства­ми и образовывать карбонатные и сульфатные отложения в сооруже­ниях. Карбонатная жесткости обработанных сточных вод должна быть

Не ниже 2,5 и не выше 5 мг-экв/л, рН = 6...9; содержание сульфатов до 500—600 мг/л. В зависимости от характера очищаемых сточных вод части скребков, находящиеся в соприкосновении со стоками, изготовля­ются при необходимости из нержавеющей или кислотоупорной стали.

Одна из конструкций радиальных отстойников, применяемых на ме­таллургических заводах для осветления сточных вод, приведена на рис. 5.17.

Радиальный отстойник предназначен для очистки (осветления) обо­ротной воды от механических примесей, уловленных ею в процессе очи­стки от пыли доменного газа металлургических заводов (очищенный до­менный газ используется затем в качестве топлива). Оборотная вода в системе доменной газоочистки выполняет роль среды, поглощающей и транспортирующей механические примеси, а также охлаждает газ.

Отработавшая горячая вода от газоочистных аппаратов разводится по отстойникам. По лотку или трубопроводу вода сверху входит в цент­ральное водораспределительное устройство и затем, двигаясь по от­стойнику к периферии, освобождается от взвешенных веществ. Осветлен­ная вода собирается периферийными лотками и затем трубопроводом

Отводится в камеру горячей воды насосной станции системы оборотного водоснабжения, откуда перекачивается на градирни для охлаждения. Выпавший осадок сгребается скребковой системой вращающейся ферхіьі к центральному приямку, а из него откачивается шламовыми насосами на установку обезвоживания.

Скребковая ферма отстойника имеет приспособление для автомати­ческого подъема ее при перегрузках, которые могуг возникнуть при чрез­мерном уплотнении шламового слоя, образующегося на днище отстой­ника.

Периферийных лотков два — внешний и внутренний. Внешний ло­ток представляет собой канал, образованный внешней и внутренней стен­кой отстойника. Внутренний лоток металлический, опирающийся на сливные трубы. Наличие двух лотков улучшает структуру потока при выходе осветленной воды из отстойника и уменьшает вынос частиц шла­ма в водосборные лотки.

Применение центрального привода в конструкции отстойника позво­лило выполнить скребковую ферму полностью затопленной, что улучша­ет гидравлические условия осветления воды (в верхних слоях не будет закручивания потока, вызываемого при движении фермы).

Диаметр отстойника 30,6 м. Нагрузка на 1 м2 площади отстойника; без коагуляции сточной воды до 2,5, с коагуляцией сточной воды до 5 м3/(м2-ч). Конструкции и коммуникации рассчитаны на пропуск 3500 м3/ч сточной воды.

Содержание взвешенных частиц: в воде, поступающей в отстойник,— 1500 мг/л, в осветленной воде, выходящей из отстойника, — 150 мг/л. - Частота вращения скребковой фермы 180 мин-1, высота подъема скреб­ковой фермы 0,2 м.

Производственные сточные воды, содержащие всплывающие примеси (нефть, легкие смолы, масло и др.), очищают путем отстаивания. Для очистки сточных вод, содержащих грубоднспертированные нефть и неф­тепродукты при концентрации их в сточной воде более 100 мг/л, приме­няют нефтеловушки. Они представляют собой прямоугольные, вытяну­тые в длину резервуары, в которых за счет разности плотности нефти и воды происходит их разделение. Нефть всплывает на поверхность, а со­держащиеся в сточной воде минеральные примеси оседают на дно нефте­ловушки.

Выделение всплывающих примесей из воды по существу аналогично осаждению твердых взвешенных частиц; отличие лишь в том, что плот­ность частицы р2 в этом случае меньше плотности воды pi и «астица вме­сто осаждения всплывает.

Результаты опытов и эксплуатационные данные показывают, что в основу расчета нефтеловушек должна быть положена скорость подъема капелек нефти диаметром 0,008—0,01 см. Плотность всплывающей нефти при ^ = 20° С 0.87 г/см3.

Скорость всплывания (гидравлическая крупность) частиц указанного диаметра в жидкой среде с вязкостью, и определяется, см/с, по формуле Стокса

1 Pi" Р2 .„-- ,, Gd~. (5.12)

18 i

Для определения длины /, м, отстойной части нефтеловушки, обеспе­чивающей выделение частиц нефти и ее продуктов с гидравлической крупностью «0 при средней расчетной скорости V сточной воды в проточ­ной части нефтеловушки (при глубине проточной части, h), можно вос­пользоваться упрощенной расчетной формулой

/ = a h, (5.13)

«о

Где а — коэффициент, учитывающий турбулентность и струйность по­тока воды в нефтеловушке и зависящий от величины отноше­ния скоростей:

— . . .................................. 20 15 10

«о

А........ . 1,75 1,65 1,5

При отсутствии данных по кинетике всплывания частиц нефти допу­скается принимать: «0 = 0,4...0,6 мм/с, а = 4...6 мм/с. Количество задер­жанных при этом частиц составляет 70% при и0 — 0,4 мм/с, 60% при и0 = = 0,6 мм/с.

При проектировании нефтеловушек следует принимать глубину про­точной части 2 м, отношение длины к глубине 15—20, ширину секций 3—6 м, число секций не менее 2; слой всплывшей нефти 0,1 м, слой осад­ка до 0,1 м; влажность свежевыпавшего осадка 95% при плотности 1,1 т/м3, влажность слежавшегося осадка 70% при плотности 1,5 т/м3; количество задержанного осадка по сухому веществу 80—120 г на 1 м3 сточных вод.

Нефтеловушка представляет собой горизонтальный отстойник, раз­деленный продольными стенками на параллельно работающие секции (рис. 5.18).

Сточная вода поступает из отдельно расположенной распределитель­ной камеры по трубопроводам в секции нефтеловушки; отсюда через рас­пределительную щелевую перегородку она проходит в отстойную камеру.

При протекании по отстойной камере нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность воды. Всплывшую нефть собирают щелевыми поворотны­ми трубами, установленными в начале и конце секций. Освобожденная от нефти вода в конце отстойной камеры проходит под затопленной неф - теудерживающей стенкой и через водослив переливается в отводящий ло­ток, а затем поступает в отводящий коллектор.

1-І

Для сгона нефти к нефтесборным трубам, сбора осадка, выпадающе­го в нефтеловушке, и перемещения его в приямок имеется скребковый транспортер, работающий от электропривода через редуктор и цепную передачу. Скребковые транспортеры для каждой секции нефтеловушки устанавливают с индивидуальными приводами.

Осадок из приямка нефтеловушки удаляется один-два раза в сутки в илопровод при помощи гидроэлеваторов или через донные клапаны.

Для защиты от снега и улучшения условий эксплуатации нефтело­вушки перекрывают съемными плитами. Зимой в нефтеловушки подает­ся пар для прогрева верхнего слоя жидкости, что способствует лучшему сбору и отведению уловленной нефти.

Работа всех механизмов нефтеловушки автоматизируется при помо­щи электропневматического прибора типа КЭП-12У.

Удаление нефти из нефтеловушек производится по накоплении опре­деленного слоя ее. Электронные сигнализаторы уровня, реагирующие на границу раздела фаз нефть — вода, устанавливаются на специальных поплавках и используются для подачи импульса в схемы управления скребковым транспортером и поворотными нефтесборными трубами при
накоплении заданного слоя нефти (не более 100 мм). На рис. 5.19 пред­ставлена нефтеловушка радиального типа.

При правильной эксплуатации нефтеловушки даю г и более высокий эффект улавливания нефтепродуктов (90—99%).

Типовую нефтеловушку, применяющуюся в настоящее время на очи­стных станциях нефтеперерабатывающих заводов, можно реконструи­ровать с использованием принципа тонкослойного отстаивания, который осуществляется делением рабочего объема нефтеловушки на отдельные секции параллельными пластинами с углом наклона к горизонту 45— 60°. Благодаря уменьшению высоты, в которой происходит разделение сточных вод, резко сокращается продолжительность процесса отстаива­ния. Равномерное распределение водного потока, обеспеченное в начале нефтеловушки водораспределительным устройством, сохраняется по всей ее длине. Исследования тонкослойной опытной нефтеловушки кон­струкции ВНИИ ВОДГЕО показали, что коэффициент использования ее объема составляет 90—93%, тогда как в типовой нефтеловушке он со­ставляет 50—60%. Нефтеловушка новой конструкции при том же эф­фекте осветления, что и типовая, имеет в 5—6 раз меньший строительный объем и стоимость ее на 20—30% ниже, гидравлическая нагрузка может быть увеличена до 4 м3/(м2-ч). Незначительная площадь, занимаемая этой нефтеловушкой, даст возможность в необходимых случаях осуще­ствить герметизацию сооружения.

Жироулавливание. Жиры и масла не допускаются к спуску в водоем, так как они, покрывая тонкой пленкой большие площади водной поверх­ности, затрудняют доступ кислорода воздуха и тем самым тормозят процессы самоочищения водоема. Кроме того, жиры, содержащиеся в производственных сточных водах, являются сырьем, которое может быть переработано для технических целей. Поэтому сточные воды, содержа­щие жиры и масла (сточные воды столовых, фабрик-кухонь, мясокомби­натов, маслозаводов, фабрик первичной обработки шерсти и др.) в ко­личестве более 100 мг/л, пропускают через жироловушки.

Различают два вида жироловушек: цеховые и общие. Первые уста­навливаются непосредственно у отдельных производственных цехов, сточные воды которых содержат много жиров; вторые устанавливаются на общем стоке жиросодержащих вод.

В зависимости от количества задерживаемых жиров последние уда­ляются из жироловушек при помощи насосов и вакуумных установок. При удалении жира насосами или вакуумными установками его подо­гревают до 45—50° С.

Цеховые жироловушки обычно имеют вид прямоугольных резервуаров глубиной (проточной части) не более 2 м. Продолжитель­ность пребывания в них сточной жидкости принимается равной 5—7 мин.

В начале и конце жироловушки устанавливают не доходящие (на 0,3—0,5 м) до дна поперечные перегородки.

Общие жироловушки рассчитываются на более продолжи­тельное пребывание в них жиросодержащей воды.

Скорость протока в горизонтальных жироловушках рекомендуется принимать равной 0,5 мм/с, в вертикальных — 0,3—0,4 мм/с.

Диаметр жировых частиц, задерживаемых в жироловушках, прини­мают равным 0,008—0,01 см, плотность всплывающего жира при 50° С— 0,9 г/см3.

Жиросодержащая сточная вода поступает в распределительный ло­ток и далее в отстойную часть жироловушки. Для задержания всплыв­ших веществ служит полузатопленная стенка в конце жироловушки, а для сбора — поворотные щелевые трубы, установленные в конце каждой секции. Трубы могут вращаться вокруг своей оси, регулируя этим высо­ту снимаемого слоя жира.

Для подачи всплывших веществ к щелевым трубам служит автома -

Газированный механизм с приводом от электродвигателя, смонтирован­ный на подвижной тележке, которая перемещается вдоль секции жиро - ловушки.

Собранная масса поступает по самотечному трубопроводу в прием­ный резервуар, откуда периодически перекачивается во второй резерву­ар-отстойник, где происходит дальнейшее разделение жира и воды. Вы­делившаяся вода возвращается в жироловушку, а жир направляется на дальнейшую переработку. Выпадающий в жироловушке осадок сползает в приямки, откуда периодически перекачивается в автоцистерну. Во из­бежание засорения грязевые трубопроводы периодически продуваются острым паром. Для промывки секций жироловушки предусматривается подвод горячей воды.

Рис. 5.20. Аэрируемая жироловушка

1 — реактивное водораспределительное уст­ройство; 2 — водосборный коллектор; 3—зо­на отстаивания; 4—зона флотации; 5—кор­пус; 6—лоток для сбора жировой массы; 7—привод и скребок; S—кольцевой сбор­ник; 9 — очищенные воды; 10 — сточные во­ды; 11—водо-воздуїпная эмульсия; 12—Оса­док

Для более полного отделения жировых частиц в отстойной части сборных резервуаров поддерживается температура не выше 60° С.

Для увеличения эффективности жироулавливания применяются аэрируемые жироловушки (рис. 5.20).

Жиросодержаьцие сточные воды подаются по трубопроводу через ре­активный распределитель в нижнюю часть флотационной камеры, рас­положенную внутри корпуса жироловушки. В эту же камеру через вто­рой реактивный распределитель по трубопроводу нагнетается водовоз - душная эмульсия. Сточн-ая вода аэрируется мельчайшими пузырьками воздуха, выделяющимися из водовоздушной эмульсии при снижении дав­ления. Во флотационной камере наиболее крупные жировые частицы всплывают на поверхность, а сточная вода поступает в зону отстаивания. Здесь всплывают наиболее мелкие частицы жира, флотируемые мель­чайшими пузырьками воздуха, поступающими с потоком очищаемой во­ды. В этой зоне происходит также осаждение наиболее тяжелых взвесей, главным образом минерального происхождения.

Очищенная сточная вода поступает в водосборный коллектор и из него через ряд стояков в кольцевой водосборник, откуда может быть направлена на дальнейшую очистку. Для поддержания постоянного уровня воды в жироловушке в кольцевом водосборнике на всю его длину установлен водослив. Верхняя отметка гребня водослива должна быть ниже на 2—2,5 см верхней отметки лотка.

Всплывшая на поверхность жировая масса удаляется скребком в ло­ток, а затем из него самотеком может быть направлена в резервуар для уплотнения. Образующийся в конусной части осадок периодически уда­ляется в специальную емкость.

Продолжительность всплывания жировых частиц на поверхность за­висит от высоты слоя очищаемой жидкости, температуры ее, а также от размера жировых частиц, скорости потока воды, от состава и плотности жировых веществ, содержащихся в сточных водах, коэффициента сопро­тивления и других факторов.

На крупных предприятиях при объеме жиросодержащих стоков свы­ше 1000 м3 в сутки должны быть установлены две жироловушки, при меньшем количестве стоков можно ограничиться одной жироловушкой. Глубину слоя очищаемой воды следует принимать 2—2,5 м.

В водовоздушной эмульсии должно содержаться 1,5—2,5% воздуха. Продолжительность пребывания очищаемой сточной воды во флотацион­ной камере — не менее 20 мин, в отстойной зоне — 25 мин. Содержание воды во всплывающей массе — не более 96—97%, а в массе, отстоявшей­ся в течение 12 ч, — около 90%.

Общую площадь отверстий в реактивном водораспределительном уст­ройстве следует определять исходя из скорости течения 0,8—1 м/с. Диа­метр каждого отверстия должен быть принят из условия незасоряемо - сти — от 10 до 20 мм.

Эффект очистки сточных вод составляет 70%, а в отдельных случа­ях — 80—90%.

Для перекачки жировой массы, задержанной аэрируемой жироло­вушкой и флотаторами, следует использовать шестеренчатые, поршневые насосы, так как центробежные, вихревые и другие насосы не надежны в работе по перекачке жировой массы, особенно обезвоженной.

Выделение смол и масел. Смолы и различные смолообразователи со­держатся в сточных водах многих производств (заводов синтетического каучука, синтетического спирта, коксохимических заводов, газогенера­торных станций и некоторых других предприятий). Смолы представляют собой сырье для получения ряда весьма ценных продуктов, что обуслов­ливает необходимость их улавливания.

Смолы разделяют на грубодиспергированные (всплывающие и то­нущие частицы) и тонкодиспергированные (эмульгированные частицы). Первые выделяются путем простого отстаивания, вторые — при отстаи­вании с коагулированием и последующем фильтровании.

Для выделения смол из сточных вод применяют вертикальные и го­ризонтальные смолоотстойники.

Смолоотстойники для грубодиспергированных смол рассчитываются на продолжительность пребывания в них сточных вод от 2 до 4 ч. Ско­рость движения воды в горизонтальном смолоуловителе обычно не пре­вышает 2 мм/с, в вертикальном — 0,5 мм/с.

Легкие смолы и масла в смолоотстойниках собирают с поверхности воды так же, как нефть в нефтеловушках; собранная масса отводится в сборный резервуар, откуда перекачивается на переработку. Тяжелые смолы, выпадающие на дно сооружения вместе с осадком, удаляют скребковыми механизмами не реже одного раза в сутки.

Компактными сооружениями для удаления масел из сточной воды являются тонкослойные маслоуловители. Пластинки в них устанавливаются под углом 45° в продольном направлении. Создание ярусов обеспечивает минимальную высоту всплывания масляных капель 10—20 см (вместо 2—3 м в обычных маслоуловителях). В этих масло­уловителях гидравлическая нагрузка может быть увеличена в несколько раз в сравнении с обычными конструкциями при сохранении того же эф­фекта маслоулавливания.

На рис. 5.21 изображен один из тонкослойных маслоуловителей не­большой производительности, применяемых за рубежом для очистки сточных вод автобаз.

Фильтрование сточных вод применяется для выделения из них тонко - диспергированных веществ (масел, смол, волокон, пыли и т. п.), удалить которые путем отстаивания не удается; при доочистке сточных вод по­сле биологического или других способов обработки. После аэротенков фильтры предусматриваются для задержания тонкодисперсных частиц активного ила, сорбировавшего на своей поверхности органические за­грязнения сточных вод.

В качестве фильтрующего материала могут быть использованы квар­цевый песок, дробленый гравий, коксовая мелочь, а также все виды га­зифицируемого твердого топлива (бурый уголь, торф, древесина, горелые породы). Выбор материала производится в зависимости от вида сточ­ных вод.

В практике применяют открытые (безнапорные) и закрытые (напор­ные) фильтры.

Высота слоя загрузки в открытых фильтрах находится в пределах 1—2 м. Нижняя часть фильтра загружается фракциями крупностью 50— 80 мм, верхняя — фракциями крупностью 5—10 мм.

Закрытые фильтры чаще всего загружают песком крупностью 0,2— 2 мм. Высота слоя загрузки колеблется от 0,5 до 1 м; при загрузке гра­вийной мелочью диаметром 1—2 мм высота слоя увеличивается до 1—

Рис. 5.21. Тонкослойный маслоуловитель небольшой мощности

1 — песколовка; 2 — направляющая плита; 3 —- всплывающее масло, 4— сбор масла, 5 —отвод очищенной воды; 6—секция пластил, 7 — отвод воды; 8 — иловое пространство

1,5 м. Для загрузки фильтров применяется также коксовая мелочь диа­метром 5—15 мм.

Скорость фильтрации зависит от вида и крупности фильтрующего материала и от вида и концентрации удаляемых веществ: в открытых фильтрах она ниже, чем в закрытых. От тех же факторов зависят и дру­гие основные показатели работы фильтров: их грязеемкость, продолжи­тельность фильтроцикла, потери напора и т. п.

Скорые фильтры применяются двух типов: однослойные (с загруз­кой, выполненной из однородного фильтрующего материала) и двух­слойные (с загрузкой из различных материалов) с подачей воды сверху или снизу. Фильтры с подачей воды снизу, как правило, применяются для производственных сточных вод.

Скоростной контактный фильтр К Ф-5 может использо­ваться при реагентной очистке производственных сточных вод от грубо - дисперсных и коллоидных примесей (рис. 5.22).

Отличительной особенностью фильтра является наличие дырчатой водопроводящей (распределительной) системы, расположенной непо­средственно над поверхностью загрузки. Распределительная система позволяет избежать предварительного хлопьеобразования над загруз­кой и создать условия, необходимые для эффективной коагуляции при­месей и продуктов гидролиза на поверхности зерен загрузки, что зна­чительно увеличивает эффективность фильтрования.

Фильтр имеет 2—4 слоя, различных по гранулометрическому составу и кажущейся плотности; дренаж фильтра выполнен из пористобетонных сборных плит.

Применять такие фильтры рационально при концентрации взвешен­ных веществ в очищаемой воде до 300—400 мг/л со скоростью фильтро­вания 12—20 м/ч. Пропускная способность фильтра 15 000 м®/ч, интен­сивность промывки 0,014—0,016 м3/(м2-с), высота слоя загрузки 1,5— 2 м, предельный напор 2,5—3 м.

Двухслойные фильтры с подачей воды сверху. Для очистки некоторых видов производственных сточных вод, например вод

Нефтеперерабатывающих заводов, можно рекомендовать использование двухслойных фильтров с загрузкой песком и антрацитом (рис. 5 23). Верхние слои загрузки такого фильтра предусматриваются из более крупных зерен антрацита меньшей плотности, чем нижние кварцевые слои, в результате чего достигается увеличение грязеемкости двухслой­ных фильтров в 2—2,5 раза по сравнению с обычными скорыми фильт­рами, На поверхности слоя крупнозернистой загрузки не образуется плотной пленки, и, таким образом, больший объем порового простран­ства фильтрующих слоев используется для задержания загрязнении. Скорость фильтрования на двухслойном фильтре выше, чем на скором фильтре, а продолжительность фильтроцикла больше.

1 — желоба для отвода промывной воды.

2 — водоподводящая система, 3— устройст­во для подачи промывной воды в поддон фильтра, 4— пористый дренаж, 5—-загруз ка фильтра, 6 — трубопровод для подачи промывной воды, 7 — трубопровод для от вода профильтрованной воды, 8 — соедини тельная линия с регулирующим устройиг вом, 9 — трубопровод подачи исходной во ды, 10—-линия сброса промывной воды, И — линия подачи коагулянта, 12—корпу?

Фильтра

Рис 5 23 Двухслойный фильтр

1 — антрацитовая крошка, 2 — кварцевый песок, 3 — донный клапан, 4—подача во ды на фильтрование, 5 — отвод профильг рованной воды, 6—подача воды на про мывку, 7 — переливные желоба

Для загрузки двухслойного фильтра следует применять отсортиро­ванный песок с размером зерен 0,5—1,2 мм и коэффициентом неодно­родности не более 2. Размер зерен антрацитовой крошки 0,8—1,8 мм. Если соотношение фракций песка и антрацита выбрано правильно, то при промывке не должно происходить перемешивания их на границе слоев.

Промывку двухслойных фильтров производят током воды снизу вверх с интенсивностью, обеспечивающей 50%-ное увеличение в объеме всего слоя загрузки. Расход промывной воды обычно не превосходит 2,5% объема отфильтрованной воды.

Для удаления слоя активного ила, образующегося на поверхности загрузки, и ее взрыхления перед обычной промывкой автоматически включается механизм поверхностной промывки, разработанный в Мос- водоканалниипроекте.

Конструкция фильтра мало отличается от конструкции однослойного песчаного фильтра с отводом промывкой воды желобами.

Параметры для расчета фильтров Фильтры следуеФ рассчитывать на работу при нормальном и форсированном режимах. Основные рас­четные параметры фильтров приведены в табл. 5.6. На очистных станци­
ях с количеством фильтров до 20 следует предусматривать выключение на ремонт одного фильтра; при количестве фильтров более 20 надлежит предусматривать одновременный ремонт двух фильтров.

Таблица 56

Т^р. н ~ ЗбИМР/х — nt2 vР н — nt3 vp j,

Где Q— пропускная способность очистной станции, мэ/сутки; К — коэффициент неравномерности, К= 1,15...1,35; Т— продолжительность работы станции в течение суток, ч;

Ур. н—расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч;

П—число промывок каждого фильтра в сутки при нормальном

Режиме эксплуатации; W—интенсивность промывки, м3/(м2-с);

—продолжительность промывки (~0,1 ч); T2—время простоя фильтров в связи с промывкой, ч (— 0,33 ч); Ts—продолжительность сброса первого фильтрата, ч (~0,17 ч).

Количество фильтров (контактных осветлителей) следует определять исходя из эксплуатационных соображений, но их должно быть не менее 4 (при соответствующем обосновании — не менее 3).

При фильтрации снизу вверх необходимо предусмотреть мероприя­тия по стабилизации скорости фильтрования. Колебания скорости не должны превышать 15%- Для промывки фильтров используется отфиль­трованная или исходная вода при концентрации взвешенных частиц менее 20 мг/л. Интенсивность промывки кварцевых фильтров с подачей воды снизу 0,015—0,016 м3/(м2-с), с подачей сверху 0,016— 0,018 м3/(м2-с), а двухслойных — 0,014—0,016 м3/(м2-с). Продолжитель­ность промывки песчаных фильтров 6—8 мин, двухслойных—8—10 мин.

В фильтрах с направлением фильтрации сверху вниз для лучшей от­мывки от загрязнений следует применять устройства для гидравличе­ского или механического взрыхления верхнего слоя загрузки.

Для фильтров с направлением фильтрации снизу вверх предусмат­ривается водовоздушная промывка: предварительная продувка возду­хом в течение 1—2 мин с интенсивностью 0,018—0,2 м3/(м2-с) и последу­ющая промывка водой в течение 8—10 мин с интенсивностью подачи

Воды 0,003—0,004 м3/(м2-с) или в течение 4—5 мин с интенсивностью подачи воды 0,006—0,007 мэ/(м2-с).

Продолжительность фильтроцикла песчаных фильтров с подачей воды сверху при исходной концентрации взвешенных частиц 15— 20 мг/л 12 ч и при 20—40 мг/л — 8 ч; с фильтрацией снизу в песчаных фильтрах и двухслойных — соответственно 24 и 16 ч. Для увеличения продолжительности фильтроцикла перед фильтрами устанавливаются барабанные сетки с размером ячеек 0,5X1 мм и скоростью процежива­ния 40—50 мэ/(м2-ч).

При доочистке промышленных сточных вод продолжительность фильтроцикла устанавливается опытным путем.

Резервуары промывной воды и грязных вод от промывки фильтров следует предусматривать вместимостью не менее чем на две промывки. Осадок из резервуаров грязных промывных вод направляется на обра­ботку совместно с избыточным активным илом; отстоенная вода возвра­щается в аэротенки.

Общую потерю напора в фильтрах следует принимать 3—3,5 м. Высота слоя воды над поверхностью загрузки в открытых фильтрах обычной конструкции (с подачей сверху) должна быть не менее 2 м; превышение строительной высоты над расчетным уровнем воды — не менее 0,5 м. Над уровнем воды в фильтрах (при количестве их менее шести) необходимо предусматривать дополнительную высоту Ядоп для приема воды при выключении фильтров на промывку:

W

#доп=-^г-. (5.15)

Где W — объем воды, м3, накапливающейся за время одной операции по промывке фильтров; — суммарная площадь фильтров, м2.

Для предотвращения биологического обрастания загрузки фильтров необходимо предусматривать возможность их промывки через 2—3 мес. работы хлорированной водой с концентрацией хлора 0,2 г/л. Продолжи­тельность контакта загрузки с хлорированной водой 24 ч. Хлорная вода после промывки фильтров должна направляться в контактные резер­вуары.

В состав станции очистки с применением фильтров входят: возду - хоотделительный резервуар, песчаные фильтры, резервуары для горя­чей, холодной и промывочной вод, насосно-воздуходувная станция и на­сосная станция для возврата фильтрованной воды в систему оборотного водоснабжения.

Выбор типа фильтра для очистки производственных сточных вод определяется многими факторами. К основным факторам относятся: количество фильтруемых сточных вод, концентрация загрязнений и степень их дисперсности, физико-химические свойства твердой и жид­кой фаз фильтруемых вод, а также требуемая степень их очистки.

Микрофильтры применяются для выделения из сточных вод взвешенных твердых веществ и волокнистых примесей (рис. 5.24).

Процесс микрофильтрации заключается в процеживании сточной во­ды через сетки с мелким размером ячеек. В процессе микрофильтрации при определенных гидравлических режимах на поверхности сетки обра­зуется слой загрязнений, который сам становится фильтром и увеличи­вает эффект осветления сточных вод. Эффект очистки на микрофильт­рах зависит от ряда факторов: состава и свойства воды, размера ячеек сеток и режима работы микрофильтров (гидравлической нагрузки, потерь напора, интенсивности промывки и пр.).

На микрофильтрах достигается снижение содержания в воде взве­шенных веществ на 50—60% и БПК на 25—30% при исходной концент­рации взвешенных веществ 15—20 мг/л и соответственно на 55—65 и 30—35% при исходной концентрации взвешенных веществ 20—40 мг/л.

Следует отметить, что в процессе микрофильтрации содержание раство­ренного кислорода в очищенной сточной воде не снижается.

Микрофильтры представляют собой непрерывно действующие меха­низмы, состоящие из цилиндрического барабана, обтянутого микросет­кой. Очищаемая вода поступает внутрь установки через открытую тор­цовую стенку барабана и выходит в радиальном направлении, фильтру­ясь через сетку. Промывка микрофильтра производится струями воды из щелевых труб или разбрызгивателей пластинчатого типа, располо­женных над сеткой. Вода, использованная для очистки микросетки, со­бирается в специальный короб, расположенный внутри барабана, а за -

Ж-Ж

Тем выводится из установки. В процессе микрофильтрации сточная вода осветляется, а на сетке накапливается осадок — фильтрующий слой, ко­торый позволяет улавливать более мелкие взвешенные частицы. Решаю­щим фактором, определяющим качество очистки сточных вод, является скорость фильтрации, с повышением которой качество сточных вод сни­жается.

При проектировании рекомендуется принимать: размер ячеек бара­банной сетки 40X40 мкм (0,04 мм), поддерживающей сетки 1,25X2 мм, высоту заполнения барабана микрофильтра водой 0,7 его диаметра, частота вращения барабана 6—20 мин-1, продолжительность фильтро­цикла 15—30 с, скорость фильтрации 25—45 м3/(м2-ч).

Промывку фильтров следует производить отфильтрованной водой под давлением 0,1—0,2 МПа. Расход промывной воды — 3—5% про­пускной способности установки.

Скорость истечения струй промывной воды из отверстий промывного устройства должна приниматься 0,8—1 м/с.

Потерю напора на микрофильтре рекомендуется поддерживать в пределах 0,015—0,25 м.

Необходимо предусмотреть возможность регенерации микрофильт­ров от биологических обрастаний (например, промывка хлорной водой). За рубежом для предотвращения биологического обрастания микро­фильтров их облучают ультрафиолетовыми лампами.

Микрофильтры изготовляются воронежским заводом «Водмашобо - рудование». Основные технические данные микрофильтров приводятся в табл. 5.7.

Таблица 5.7

Себестоимость доочистки I м3 сточной воды на микрофильтрах, уста­навливаемых после вторичных отстойников, на станциях пропускной способностью 50 тыс. м3/сутки составляет 0,0025 руб., а на станциях пропускной способностью 100 тыс. м3/сутки — 0,0014 руб.

В Советском Союзе на ряде бумажных комбинатов применяют мик­рофильтры для задержания волокнистой массы, содержащейся в сточ­ной воде; они построены на Камском и Петрозаводском целлюлозно - бумажных комбинатах.

Институтом Союзводоканалпроект по рекомендации ВНИИ ВОДГНО запроектирована для Новомосковского химического комбината доочи­стка промышленных сточных вод на микрофильтрах со снижением кон­центрации взвешенных веществ до 7 мг/л.

Гиперфильтрация. Для глубокой очистки сточных вод от взвешенных и коллоидных бактерий, вирусов и других органических продуктов мо­жет быть применен метод гиперфильтрации.

Его применяют и для опреснения солоноватой воды, для извлече­ния ценных веществ, например при очистке производственных СТОЧНЫХ вод, содержащих протеин, крахмал и т. п. Метод гиперфильтрации яв­ляется перспективным для удаления ртути из сточных вод. Схематиче­ски процесс гиперфильтрации показан на рис. 5.25. В качестве фильт­рующих элементов служат мембраны, изготовляемые из ацетилцеллю - лозы, а также из полиакриламидных волокон.

Скорость фильтрации сточной воды F определяется по формуле

Fi = Ki(bp-p), (5.16)

Где Кг—постоянная мембраны;

Ар— приложенное давление; р— осмотическое давление.

Мембраны из ацетилцеллюлозы обеспечивают высокую пропускную способность и селективность в процессе гиперфильтрации при давлении 2,2—7 МПа. Ацетилцеллюлозные мембраны могут использоваться для обработки воды с рН в пределах от 3 до 8 и температурой не ниже 35° С. Пропускная способность установок гиперфильтрации 9—14 тыс. мэ/сутки. Срок службы мембраны достигает одного года, а для обработ­ки отдельных видов сточной воды — двух лет.

Для предотвращения забивки пор мембран рекомендуется поддер­живать высокие скорости фильтрации и турбулентный режим (Re>8000).

Рис. 5 25. Принципиальная схема уста­новки гиперфильтрации

1 — подача солоноватой воды или сточных вод на установку; 2 — соли; 3 — взвешенные веще­ства; 4—бактерии; 5—вирусы; 6—красящие вещества; 7 — вещества, придающие привкус; 8 — полупроницаемая мембрана; 9 — поддер­живающая мебрану конструкция; 10 — очищен­ная вода; 11 — сброс концентрированного стока

Степень задержания R, %, растворенного вещества определяет се­лективность мембраны

R= Сисх"Сф юо, (5.17)

Снсх

Где Сисх — концентрация растворенного вещества в исходном растворе;

Q, — то же, в фильтрате.

Селективность мембраны принято определять по задержанию NaCl кз 0,5%-ного раствора этой соли. При очистке сточных вод от эмульга­тора ОП-7 селективность мембраны практически достигает 99%. Дав­ление при этом поддерживалось на уровне 5 МПа, температура исходно­го раствора была в пределах 18—20° С.

Полученный фильтрат в зависимости от местных условий может быть спущен в водоем или направлен в систему оборотного водоснаб­жения. При необходимости может быть установлена вторая ступень гиперфильтрационной установки. Концентрат подвергают повторной обработке или направляют на сжигание.

Применение метода гиперфильтрации в молочной промышленности США позволило разрешить проблему извлечения ценных веществ из сы­воротки, так как с помощью этого метода можно задержать 95% лак­тозы, 50% неорганических солей и снизить БПК на 90%. Использование полученных продуктов в качестве корма для скота в значительной сте­пени окупило расходы на очистку воды.

В целлюлозно-бумажной промышленности промывные воды цехов отбеливания содержат 1% взвешенных частиц, имеют высокую БПК и цветность. Метод гиперфильтрации позволил снизить БПК на 95%. Полученная вода по своим качествам была пригодна как для сброса в реку, так и для повторного использования. Концентрат содер­жал 10% взвешенных веществ, и его выпаривание при этом стало эко­номичным.

Осаждение взвешенных веществ в гидроциклонах. По гидравличе­ским условиям работы различают два основных вида гидроциклонов: на­порные и открытые (низконапорные). Напорные гидроциклоны приме­няются для выделения из сточных вод грубодисперсных оседающих примесей, открытые гидроциклоны — для выделения из сточных вод не
только оседающих, но и всплывающих веществ. Разделение взвешен­ных частиц происходит под действием центробежных сил.

Напорный гидроциклон представляет собой металлический аппарат конической формы (рис. 5.26, а). Сточная вода подается под давлением под крышку гидроциклона по трубе, присоединенной тангенциально к цилиндри­ческой части. Песок и шлам отводят через нижнее отвер­стие, а осветленную воду — через верхний сливной пат­рубок.

Под влиянием центро­бежной силы, создаваемой водой, поступающей через трубу, расположенную каса­тельно к корпусу циклона, твердые частицы отбрасыва­ются к стенкам гидроцикло­на, а затем опускаются к нижнему отверстию. В гид­роциклоне возникают два основных винтовых потока (рис. 5.26,6): внешний, на­правленный к вершине кону­са, и внутренний, направлен­ный в противоположную сто­рону. По оси гидроциклона образуется воздушный столб.

Благодаря тому что цент­робежная сила значительно превосходит силу тяжести, гидроциклоны могут работать в вертикальном, наклонном и горизонтальном направ­лениях.

Производительность гидроциклона по осветленной воде может быть приближенно определена по формуле

<7осв = 0,24 - If - аа> У^Кн, (5.18)

Где Dn, DCJl — соответственно эквивалентные диаметры питательного (входного) и сливного (выходного) патрубков гидроцик­лона, м;

А—коэффициент, учитывающий потерю воды с осадком (а— = 0,85—0,9);

Со — площадь живого сечения входного отверстия, м2;

G— ускорение свободного падения, м/с2;

АН — потеря напора в гидроциклоне, м.

Вода может подаваться в гидроциклон и отводиться из него через один или несколько патрубков. Необходимый напор составляет 5—10 м. При меньшем напоре может образоваться воздушный столб.

В зависимости от требуемой пропускной способности устанавливают одиночные гидроциклоны или группу из нескольких параллельно вклю­ченных гидроциклонов. Для более высокого эффекта осветления вклю­чают последовательно два и более напорных гидроциклонов.

Расчет гидроциклонов сводится к определению двух основных пока­зателей их работы: пропускной способности и крупности частиц задер­живаемых примесей.

Расчетная гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить в соответствии с требуемой степенью осветления, определяется по графику кинетики процесса осаждения.

Напор насосов определяется с учетом напора в гидроциклоне и тру­бопроводах.

В качестве примера расчета напорных гидроциклонов для выделения окалины из сточных вод прокатных производств составлен сводный гра­фик, приведенный на рис. 5.27.

По графику 3 = f(u) определяют гидравлическую крупность частиц, которые необходимо выделить из воды (I четверть) ; по графику и— ==F(H) —необходимое давление перед гидроциклоном выбранного диа­метра (II четверть); по графику Q—F(H) —производительность одного аппарата (III четверть), после чего подсчитывают их число; потерю воды с пульпой, %, определяют по графикам (qJQ) 100=/(Q) (IV четверть).

При помощи гидроциклонов можно выделить фракции с гидравличе­ской крупностью менее 1 мм. Для повышения эффекта работы гидро­циклона рекомендуется уменьшать угол конусности до 10°; некоторые исследователи рекомендуют повышать скорость воды при входе.

Конструктивные и технологические параметры напорных гидроцик­лонов для сточных вод, содержащих 0,2—4 г/л взвешенных частиц плот­ностью 2—5 г/см3, приведены в табл. 5.8.

Преимуществом напорных гидроциклонов является возможность осветления воды по замкнутой схеме.

Основными недостатками напорных гидроциклонов являются значи­тельный расход электроэнергии и быстрый износ стенок аппарата. Для предотвращения износа производится футеровка гидроциклонов изно­состойкими материалами.

Кроме напорных гидроциклонов находят применение открытые гид­роциклоны (безнапорные). Процесс разделения сточных вод в откры­тых гидроциклонах происходит также под действием гравитационных и центробежных сил, поэтому удельные гидравлические нагрузки на поверхность циклона значительно превышают нагрузки на обычный гравитационный отстойник.

Открытые гидроциклоны без внутренних устройств применяются для очистки сточных вод от крупных примесей гидравлической крупностью 5 мм/с и более.

Открытый гидроциклон с внутренним цилиндром и диафрагмой в верхней части (рис. 5.28) рекомендуется к применению при очистке сточ­ных вод от примесей гидравлической крупностью 0,2 мм/с и более, а также коагулированных взвешенных частиц и нефтепродуктов при рас­ходе стоков до 200 м3/ч на один аппарат.

Исходная вода подается тангенциально в пространство, ограничен­ное внутренним цилиндром. Поток по спирали движется вверх, у верх­ней кромки цилиндра он поворачивает и движется к отверстию в диаф­рагме. Диафрагма, установленная в конце горизонтального отстойника, препятствует выносу выделившегося осадка, движущегося в пристенной зоне. Внутренний цилиндр способствует образрванию замкнутого цир­куляционного потока, который транспортирует этот осадок в коническую часть. Осветленный поток воды выходит из-под диафрагмы, перелива­ется через водослив в кольцевой лоток и отводится за пределы соору­жения.

Выделившийся осадок либо накапливается в конической части, либо удаляется из нее непрерывно через нижнее разгрузочное отверстие.

Пропускная способность аппарата этой конструкции примерно в 2— 2,5 раза выше пропускной способности отстойников при одинаковой сте­пени очистки.

При проектировании гидроциклона диаметр D и рабочая высота Н Цилиндрической части принимаются 0,5—9 м, диаметр отверстия в диа­фрагме— 0,5 D, диаметр внутреннего цилиндра — 0,85 D, высота внут­реннего цилиндра — 0,8 D. Две-три впускные насадки, тангенциально присоединенные к нижней части перегородки, имеют каждая диаметр (0,05...0,07) D. Угол конуса диафрагмы принимается равным 45°. Угол наклона образующей конической поверхности нижней части гидроцикло­на следует принимать равным не менее 60° С.

Другой, более производительной конструкцией является многоярус­ный низконапорный гидроциклон (рис. 5.29). Этот аппарат может быть применен для очистки ствчных вод от крупно - и мелкодисперсных приме­сей гидравлической крупностью 0,2 мм/с и более при расходе воды более 200 м3/ч на один аппарат, для очистки воды от минеральной коа­гулированной взвеси и нефтепродуктов.

При конструировании этого сооружения использован принцип тонко­слойного отстаивания, который осуществлен делением объема гидро­циклона коническими диафрагмами на отдельные ярусы. Впуск воды в гидроциклон осуществляется тангенциально из специальных аванка­мер по всей высоте цилиндрической части через щели. Каждый ярус аппарата, как показали исследования, работает независимо от другого.

На Кировском заводе построена гидроциклонная установка, состоя­щая из четырех десятиярусных гидроциклонов диаметром 5 м. Полная пропускная способность установки 1800 м3/ч.

При проектировании многоярусных гидроциклонов количество яру­сов принимается равным 4—20, диаметр гидроциклона 2—6 м, диаметр центрального отверстия в диафрагме 0,5—1,4 м, расстояние между яру­сами по вертикали 200—300 мм. В каждом ярусе устраиваются три впускных тангенциальных насадки (через 120° по окружности), ско­рость выхода воды из насадок — 0,3—0,5 м/с. Угол наклона диафрагм принимается равным углу естественного откоса шлама в воде, но не менее 45°. Общая гидравлическая нагрузка на многоярусный гидроцик­лон пропорциональна числу ярусов.

Удельная гидравлическая нагрузка м3/(м2-ч) открытых гидроцикло­нов рассчитывается по формуле

<7 = 3,6 kuQ, (5.19)

Где «0—гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с;

^■—коэффициент, зависящий от вида гидроциклона. Для гидро­циклонов без внутренних устройств &=0,61, для гидроцикло­нов с диафрагмой и внутренним цилиндром K=,98, для мно -

Гоярусных гидроциклонов K —------- (D — диаметр многоярус -

D2

Ного гидроциклона, м, D — диаметр центрального отверстия в диафрагме, м).

Потери напора в гидроциклонах принимаются 0,5 м.

Шлам из гидроциклонов удаляется механизированными подъемни­ками, гидроэлеваторами или под гидростатическим давлением. Для за­держивания всплывающих примесей и нефтепродуктов служит кольце­вой полупогруженный щит перед водосливом, установленный на рассто­янии не более 50 мм. Удаление всплывающих примесей производится через погружную воронку.

Для обработки сточных вод могут быть применены центрифуги оса­дите яьного и осветляющего типов, однако использование центрифуг в практике осветления сточных вод ограничивается их большой энерго­емкостью и малой производительностью. В настоящее время проводят­ся исследования по изысканию наиболее эффективных и экономичных конструкций центробежных аппаратов.