Очистка сточных вод от крупнодисперсных примесей

Содержание

ВВЕДЕНИЕ_________________________________________________________5

1.Технологическая  часть ______________________________________________7

1.1.Теоретические основы процесса_____________________________________7

1.2.Аппаратное оформление механического метода очистки сточных вод_____8

1.3.Технологическая схема механического метода очистки сточных вод_____15

1.4.Решетки________________________________________________________16

1.5.Техника  безопасности при обслуживании оборудования_______________19

2. Расчетная часть___________________________________________________22

Выводы ___________________________________________________________24

Список  литературы__________________________________________________25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ

     Вода - один из самых ценных природных  ресурсов, она играет главную роль в процессах обмена веществ, которые  составляют основу жизни. Невозможно оценить  значение воды для промышленного  и сельскохозяйственного производства. Роль воды в бытовых потребностях человека так же не поддается оценке. Для огромного количества живых  существ вода является домом и  средой обитания.[3]

     Рост  населения, расширение городов, наращивание  промышленных мощностей ведёт к  увеличению отходов сточных вод.

     Загрязнение поверхностных и подземных вод  можно распределить на такие типы:

• механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;
• химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;
• бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;
• радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;
• тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.[1]

     Механическая  очистка сточных вод является необходимостью в каждом населённом пункте с численностью более 200 человек (в том случае, если не предусмотрена биологическая очистка через аэрационные станции) и, тем более, если речь идет о крупных производствах. Механическая очистка сточных вод осуществляется путём отстаивания и дальнейшей фильтрации механических примесей. Из бытовых сточных вод, таким образом, выделяется 65% нерастворимых примесей и 95% из промышленных. Кроме того, механическая очистка воды позволяет выделять так же ценные примеси, которые могут затем использоваться в производстве.[2]

     Загрязнение водных ресурсов это любые изменения  свойств воды: физических, химических и биологических. Это может быть связано со сбросом в водоем жидких, твердых и газообразных веществ, причиняющих ущерб хозяйству  и здоровью и безопасности населения.[3]

     Поэтому, целью предлагаемой работы является рассмотрение и разработка методов и аппаратов очистки сточных вод от крупнодисперсных примесей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Технологическая часть
1. Теоретические основы процесса

     Механическая  очистка применяется для выделения  из сточной воды нерастворенных минеральных  и органических примесей. Назначение механической очистки заключается  в подготовке сточных вод при  необходимости к биологическому, физико-химическому или другому  методу более глубокой очистки. Механическая очистка на современных очистных станциях состоит из процеживания через  решетки, пескоулавливания, отстаивания  и фильтрования. Типы и размеры  этих сооружений зависят в основном от состава, свойств и расхода  производственных сточных вод, а  также от методов их дальнейшей обработки.

     Как правило, механическая очистка является предварительным, реже — окончательным  этапом для очистки производственных сточных вод. Она обеспечивает выделение  взвешенных веществ из этих вод до 90…95 % и снижение органических загрязнений (по показателю БПK_пoлн) дo 20…25%.

     Высокий эффект очистки сточных вод достигается  различными способами интенсификации гравитационного отстаивания —  преаэрацией, биокоагуляцией, осветлением  во взвешенном слое (отстойники-осветлители) или в тонком слое (тонкослойные отстойники), а также с помощью  гидроциклонов.

     Выбор метода очистки сточных вод от взвешенных частиц осуществляется с  учетом кинетики процесса. Размеры взвешенных частиц, содержащихся в производственных сточных водах могут колебаться в очень широких пределах (возможные диаметры частиц составляют от 5^.10^-9 до 5^.10^-4 м), для частиц размером до 10 мкм конечная скорость осаждения составляет менее 10^-2 см/с. Если частицы достаточно велики (диаметром более 30…50 мкм), то в соответствии с законом Стокса они могут легко выделяться отстаиванием (при большой концентрации), или процеживанием, например, через микрофильтры (при малой концентрации). Коллоидальные частицы (диаметром 0,1…1 мкм) могут быть удалены фильтрованием, однако из-за ограниченной емкости фильтрующего слоя более подходящим методом при концентрациях взвешенных частиц более 50 мг/л является ортокинетическая коагуляция с последующим осаждением или осветлением в взвешенном слое.

     Повышение технологической эффективности  сооружений механической очистки очень  важно при создании замкнутых  систем водного хозяйства промышленных предприятий. Этому требованию удовлетворяют  различные новые конструкции  многополочных отстойников, сетчатых фильтров, фильтров с новыми видами зернистых и синтетических загрузок, гидроциклонов (напорных, безнапорных, многоярусных). Применение этих сооружений позволит сократить в 3…5 раз капитальные  затраты и на 20...40 % эксплуатационные расходы, уменьшить в 3…7 раз необходимые  площади для строительства по сравнению с применением обычных  отстойников.

     С целью обеспечения надежной работы сооружений механической очистки производственных сточных вод, как правило, рекомендуется  применять не менее двух рабочих  единиц основного технологического назначения - решеток, песколовок, усреднителей, отстойников или фильтров. При выборе максимального числа сооружений предусматривается их секционирование по унифицированным группам, состоящим из единиц с наиболее крупными габаритами.[10]

2. Аппаратное оформление  механического метода очистки сточных вод.

     Решетки

     Принцип работы: Загрязненные сточные воды, проходя сквозь ячейки решетки, улавливаются на пластинах, размер удержанных частиц зависит от размера ячеек. По мере накопления взвесей их нужно удалять, в решетках с автоматической очисткой включается скребковый механизм, который удаляет задержанный мусор и транспортирует его в контейнер. Некоторые типы механизированных решеток снабжены встроенной системой обезвоживания осадка перед выгрузкой его в контейнер.[5]

     Решетки применяются для задержания крупных  плавающих загрязнений. Состоит  решетка из наклонно установленных  параллельных металлических стержней, укрепленных на металлической раме. Наклон решетки составляет 60—70°  к горизонту. Различают решетки  неподвижные и подвижные. При  очистке малых и средних количеств сточных вод используют неподвижные решетки, остов которых наглухо закреплен в неподвижной раме.

     В зависимости от того, как очищают  решетки от налипших загрязнений, различают  решетки простейшие (очистка ручным способом) (Рис.1) и механические (очистка при помощи различных механических приспособлений) (Рис.2).

     Рис.1 Схема установки решетки простейшего  типа

     Рис.2 Схема решеток с механизированной очисткой

     1 – решетки; 2 – бесконечная цепь; 3 – грабли.

     а - решетки московского типа, в  которых очистка осуществляется граблями, движущимися перед решеткой по направлению движения воды;

б - решетки ленинградского типа, в которых очистка производится граблями, движущимися за решеткой по направлению движения воды;

     в - вертикальные решетки, в которых  очистка осуществляется граблями, движущимися  также за решеткой по направлению  движения воды. 

     При очистке малых и средних количеств сточных вод применяются простейшие решетки со стержнями, расположенными на расстоянии 16 мм друг от друга. Стержни решеток изготовляются из металлических полос круглой, квадратной, прямоугольной или другой формы. Чаще всего используются стержни прямоугольного сечения из полосовой стали 10x10 мм, так как отбросы на них не заклиниваются и легко снимаются граблями.

     При расчете решеток определяют их размеры  и потери напора при прохождении  стоков через решетку.

     Количество  задерживаемых на решетках отбросов зависит от вида сточных вод, ширины прозоров решетки и способов ее очистки. Так, для хозяйственно-фекальных  сточных вод при ширине прозоров решетки 16 — 20 мм количество задерживаемых  отбросов при ручной очистке составляет 4 — 5 л на 1 человека в год (СНиП). Влажность  задержанных отбросов принимается  равной 80%, объемный вес — 750 кг/м3.

     Комминуторы

     Комминуторы (специальные решетки-дробилки) применяются  для задержания твердых частиц, находящихся  в воде, и одновременного их перемалывания. Комминутор опускают в канал со сточной жидкостью. Барабан, приводимый в движение электромотором через коробку передач, задерживает в прозорах твердые отбросы. Затем вращающимся барабаном отбросы подаются к режущим гребням для перемалывания твердых веществ, которые в измельченном виде снова поступают в сточную воду.

     Песколовки

     После решеток сточная вода на очистной станции попадает в песколовки, предназначенные  для задержания минеральных примесей, содержащихся в сточной воде, что  способствует улучшению работы последующих  очистных сооружений и облегчает  их эксплуатацию. Наряду с минеральными примесями в песколовках отстаиваются вещества органического происхождения, гидравлическая крупность которых близка к гидравлической крупности песка. Количественное соотношение между задержанными минеральными и органическими веществами зависит от вида сточных вод и гидравлических условий, а также от условий эксплуатации песколовок. При очистке бытовых сточных вод песколовки задерживают частицы диаметром 0,25 мм и более. Количество органических веществ в задержанной массе составляет 15—20% в зависимости от типа принятых решеток.

     Принцип работы: сток поступает в приёмный отсек песколовки, где наблюдается снижение его скорости. Во время движения в рабочей части уловителя происходит снижение скорости течения, что приводит к осаждению взвешенных веществ, находящихся в стоке, на дно отделителя. Освобождённый от взвешенных частиц сток проходит дополнительную очистку на тонкослойных фильтрующих модулях. Скопившийся на дне осадок удаляется через отвод для откачки осадка.

     По  характеру движения воды различают  песколовки горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением воды. Последние в зависимости от способа  создания вращательного движения воды разделяют на тангенциальные и аэрируемые.

     Горизонтальные (Рис.3) песколовки представляют собой железобетонные резервуары с прямоугольным или трапецеидальным поперечным сечением, в которых вода движется с небольшой скоростью. Выпадение песка в осадок происходит под действием силы тяжести. Для накопления осадка в песколовках предусматривается бункер, располагаемый в начале сооружения. 

     Рис.3 Горизонтальная песколовка

     а) продольный разрез; б) поперечный разрез 

     Горизонтальная  песколовка с ручным удалением песка  состоит из рабочей части, где  движется проходящий поток, и осадочной, где собирается и хранится выпавший песок до его удаления. Наиболее широко применяются горизонтальные песколовки с прямоточным движением  сточных вод и механическим удалением.

     В горизонтальных песколовках можно  выделить 65—75% минеральных загрязнений, содержащихся в сточной воде. Осадочную  часть песколовки определяют по количеству песка, которое можно задержать  песколовкой в единицу времени. Если в песколовку поступают хозяйственно-бытовые  сточные воды, в ней задерживается 0,02 л песка на 1 человека в сутки  при влажности осадка 60% и объемном весе 1,5 г/м3. Если в канализацию сбрасывается дробленый мусор, в песколовке задерживается  около 15% общего количества внесенного мусора (по сухому веществу).

     В вертикальных песколовках (Рис.4,а) сточная вода движется вверх, а частицы песка — вниз. Вертикальные песколовки работают значительно хуже горизонтальных и в последнее время почти не применяются.

     Тангенциальные  песколовки (Рис. 4, в) имеют круглую  форму в плане. Вода в них подводится по касательной к цилиндрической части сооружения, что вызывает вращательное движение песка, способствует отмывке  от песка органических веществ и  предотвращает их выпадение в  осадок.

     Аэрируемые  песколовки (Рис.4,г) представляют собой удлиненные, прямоугольные в плане резервуары трапецеидального сечения (рис.4). Вращательное движение сточной воды обеспечивается аэрированием через дырчатые трубы или фильтросные пластины. Осадок из аэрируемых песколовок почти свободен от органических загрязнений. Из песколовок осадок вывозится на песковые площадки или в специальные бункера для обезвоживания.

     Рис. 4. Основные схемы песколовок: а - вертикальная; б — горизонтальная с круговым движением воды; в — тангенциальная; г - аэрируемая; 1 — подача сточной воды; 2 — отвод воды, 3 — удаление пульт; 4 — воздуховод; 5 — воздухораспределитель; 6 — сборник всплывающих веществ; 7 — отвод всплывающих веществ 

     Очищают песколовки различными способами. При  малых расходах сточных вод, поступающих  на станцию, очищать песколовки можно  ручным насосом, который откачивает песок с водой из приямка в головной части песколовки. При средних расходах сточных вод песок из песколовки удаляют гидроэлеватором. Если количество осадка достигает более 0,5 м3 в сутки, его удаляют механическим способом. Песколовки с круговым движением воды относятся к горизонтальным песколовкам, которые применяются при очистке малых количеств сточных вод. Они представляют собой круглый резервуар конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды. Твердые минеральные частицы выпадают через щель по оси лотка. Песок скапливается в конической части песколовки и его удаляют гидроэлеватором. В щелевых песколовках при движении сточной воды по дну канализационного канала перемещаются песок и другие тяжелые примеси.

     При устройстве щелей поперек канала перемещающиеся по дну тяжелые частицы  проваливаются в бункер под каналом, из которого удаляются на песковые площадки. Перед щелевой песколовкой должен быть прямолинейный участок коллектора длиной не менее 10 м, скорость течения над щелями — не более 0,8 м/сек; ширина каждой из трех щелей, расположенных одна за другой на расстоянии 0,5 диаметра, принимается равной 10—15 см. Длина каждой щели принимается в пределах 1/4 окружности или от 0,75 до 1 диаметра канала, что зависит от расчетного наполнения. Объем задерживаемого песка составляет 0,01 л на 1 человека в сутки.

     При очистке малых количеств сточных вод щелевые песколовки можно располагать перед септиками и другими отстойниками непосредственно на коллекторах, подающих сточную воду в эти сооружения.

     Вертикальные  песколовки, применяемые при очистке  малых количеств сточных вод, имеют прямоугольную форму с вертикальным (восходящим) движением сточной воды. Площадь живого сечения (отверстия) приточного канала должна быть такой, чтобы скорость в нем была не более 100 мм/сек.

     В вертикальной песколовке сточная вода, содержащая песок, очищенная от грубых примесей, поступает в центральный цилиндр песколовки, где происходит частичное снижение скорости и успокоение натекающей воды. По мере движения воды по центральному цилиндру в нижнюю часть песколовки, скорость течения снижается до такой степени, что зерна песка, находящиеся в воде, начинают осаждаться в пространстве аккумуляции песка. Освобожденная от песка вода поднимается через внешнее затрубное пространство к гребню водослива и стекает в канализацию.[6] 
 
 

     1.3. Технологическая схема механического метода очистки сточных вод.

     Сточная вода, поступающая на очистную станцию, проходит через решетки, песколовки, отстойники и обеззараживается при  использовании хлора.

     Отбросы с решеток направляются в дробилку и в виде пульпы сбрасываются в  канал перед или за решеткой. Возможен вариант вывоза отбросов на полигон. Осадок из песколовок перекачивается на песковые площадки. Из отстойников осадок направляется в метантенки с целью окисления органических веществ. Для обезвоживания сброженного осадка используются иловые площадки, дренажная вода с этих площадок перекачивается в канал перед контактным резервуаром.[7]

     Рис.5 технологическая схема

     1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – отстойники; 5 –  смесители; 6 – контактный резервуар; 7 – выпуск; 8 – дробилки; 9 – песковые  площадки; 10 – метантенки; 11 – хлораторная; 12 – иловые площадки; 13 – отбросы; 14 – пульпа; 15 – песчаная пульпа; 16 – сырой осадок; 17 – сброженный осадок; 18- Дренажная вода; 19 – хлорная вода

     1.4. Решетки

     В составе очистных сооружений после  канализационной насосной станции (КНС) должны предусматриваться решётки  с прозорами не более 16 мм и скоростью  движения сточных вод в прозорах решётки не более 1 м/с.

     По  конструктивному решению бывают: со стержнями прямоугольной формы (неподвижные решётки, представляют собой ряд параллельных металлических  стержней прямоугольной формы, закреплённых в раме), решётки-дробилки, ступенчатые  самоочищающиеся, шнековые.

     Очистка решётки при количестве отбросов 0,1 м³/сут и более должна быть механизированная. Ручная очистка решётки производится с помощью граблей, механизированная – с помощью механических грабель или самоочисткой (ступенчатые, шнековые).

     Отбросы с решёток либо дробят и направляют для совместной переработки с  осадками очистных сооружений, либо вывозят  в места обработки твёрдых  бытовых и промышленных отходов.

     Из-за изменения со временем состава отбросов – в последнее время в конструкциях решёток стали часто применяться  тонкие прозоры от 2 до 6-8 мм, вследствие чего вместо круглых и прямоугольных  стержней устанавливаются тонкие (ширина 3-4 мм) пластины. Уменьшение прозоров позволило  использовать намывные экраны, образующиеся на решётках с тонкими прозорами, в качестве дополнительной меры по повышению эффективности задержания отбросов. Наличие экрана благоприятно отражается на эффективности задержания отбросов, плавающих примесей (жиров, нефтепродуктов), мелких волокон и частично песка; кроме того, резко уменьшается количество плавающих веществ на поверхности отстойников.[8] 

     Рис.6  Схема  решетки   простейшего  типа: 1 — подводящий   лоток;     2 — решетка;   3 — настил: 4 —  отводящий лоток 

     Для монтажа и ремонта решеток, дробилок и насосного оборудования предусмотрены  подъемно-транспортные устройства (рис.7). Проходы между установленным оборудованием приняты не менее 1,2 м, а перед фронтом решеток — не менее 1,5 м.[1]

     Рис. 7. Схема расположения решеток в  здании

     1 - затвор щитовой типа шандора; 2 - затвор щитовой с электродвигателем; 3 - кран-балка подвесная ручная, 4 - решетка с механизированной очисткой; 5 - конвейер ленточный горизонтальный; 6 - санитарный узел; 7 - вентиляционная камера; 8 - помещение для щитов автоматики; 9 - насос для перекачки песка из песколовок в бункера; 10 -конвейер ленточный наклонный; 11 - насос ВКС-2/26 для подачи воды в дробилки, 12 - дробилка

     1.5. Техника безопасности при обслуживании оборудования

     Руководство эксплуатацией очистных сооружений должно поручаться лицам, имеющим необходимые  знания по очистке сточных вод, а  эксплуатационный персонал должен быть специально подготовлен и регулярно  проходить специальную подготовку в части совершенствования методов  очистки сточных вод, техники  безопасности и охраны водоемов, подземных  вод и атмосферного воздуха от загрязнений сточными водами.

     Штат  эксплуатационного персонала зависит  от производительности очистной станции. Местные очистные канализационные  сооружения для очистки сточных  вод от отдельно стоящих зданий или  небольших групп их эксплуатируются  жильцами или персоналом, обслуживающим  эти здания, после соответствующего квалифицированного инструктажа.

     На  очистных станциях производительностью  до 100 м3 в сутки штат эксплуатационного  персонала состоит из 1—2 человек, хорошо знающих очистку сточных  вод. Контроль осуществляется работниками  соответствующих инспекций.

     Для эксплуатации очистных канализационных  сооружений производительностью от 100 до 500 м3 в сутки следует содержать  не менее 4 человек, знающих очистку  сточных вод и имевших специальную  подготовку. При наличии станций  перекачек и большой протяженности  канализационной сети, кроме этих 4 человек, должно быть определенное количество лиц по эксплуатации сети и насосных станций.

     Для очистных канализационных станций  производительностью более 500 до 50000 м3 в сутки создается специальная  служба для обслуживания сооружений очистной станции, которая в зависимости  от величины и значимости населенного  места или предприятия подчиняется  соответствующей службе Министерства коммунального хозяйства, ведомственной  службе коммунального хозяйства, главному инженеру или главному технологу  предприятия.

     Основным  заданием службы очистной станции является не допускать в очищенных сточных  водах концентрации загрязнений  более норм, установленных органами санитарного надзора, Главрыбвода и Министерства мелиорации и водного хозяйства, регулярно контролировать качество сбрасываемых станцией сточных вод.

     При работе на очистных сооружениях следует  строго соблюдать правила техники  безопасности и охраны труда. До начала работы на сооружениях все работники  должны быть проинструктированы по правилам техники безопасности. Инструктаж оформляется  в соответствующем журнале. Знание правил проверяется регулярно раз в квартал.

     Сточная вода может быть источником инфекции. Поэтому необходимо пользоваться спецодеждой (комбинезон, резиновые сапоги, рукавицы). На месте должно быть организовано мытьё рук.

     При работе с электроустановками следует  соблюдать соответствующие правила  техники безопасности. Выполнение работ  по уходу за механическими аэраторами, насосами и воздуходувками производится при выключенных установках. Люки канализационных колодцев на территории очистных сооружений должны быть всегда закрыты.  Временами необходимо смазывать шпинделя задвижек и гайки сальников тавотом. Уход за электроустановками производится согласно соответствующим правилам.

     В большинстве случаев сточные  воды продаются на очистные сооружения насосами, установленными на станции  перекачки. Обычно насосы работают периодически. Включение и выключение их происходит автоматически в зависимости от уровня стоков в приёмном резервуаре насосной станции. Число включений насосов недолжно превышать 6 раз в час и быть не менее 8-10 раз в сутки. В случае слишком большой подачи насоса можно уменьшить регулируемый объём приёмного резервуара, увеличив тем самым частоту включений насоса (до величины допустимого предела). Если частота включений при этом превысит допустимый предел, следует прикрыть задвижку не напорном трубопроводе насоса.