А.Е. Аствацатуров
Инженерная экология Учеб. пособие. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ. 2006
Глава 9. Инженерные средства и методы защиты окружающей среды
9.3. Очистка сточных вод
9.3.3. Технические средства очистки сточных вод
Сточные воды как ресурс промышленного водоснабжения
по своему составу разнообразны и могут содержать загрязнения, находящиеся в
различных агрегатных состояниях. Примеси, загрязняющие сточные воды,
подразделяют на три категории.
Мусор и грубодисперсные
примеси. Мусор - это полиэтиленовые и пластиковые частицы пакетов,
тряпки и прочие предметы, попадающие в систему очистки. Ливнестоки приносят
также частицы почвы, глины, песка, эмульсий, попадающие в водоемы с
промышленных предприятий. Для удаления этих примесей используются устройства
механической очистки: решетки, песколовки, отстойники, септики.
Органические вещества, или
коллоидные примеси, которые находятся в воде в виде тонкодисперсных
образований. Это как живые организмы (бактерии-редуценты), так и неживая органика
(волокна бумаги и тканей, пищевые отходы). Вещества этой категория изменяют
цвет воды. Термин "коллоиды" свидетельствует о том, что эти вещества
не оседают, а остаются во взвешенном состоянии. Для удаления этих примесей
используют коагулянты - вещества, вызывающие слипание и укрупнение частиц.
Растворенные в воде
органические соединения и газы. К ним относятся в основном биогены,
например, соединения азота, фосфора и калия из продуктов жизнедеятельности,
обогащенные фосфатами. Вещества этой категории придают воде различные привкусы,
запахи, окраску. Очистку воды осуществляют аэрированием - продувкой воды
воздухом, введением окислителей, разрушающих большинство примесей этой
категории, адсорбцией - применением активированного угля, который удаляет
примеси путем впитывания (сорбирования) многих примесей.
Рис.9.7. Общая схема очистки сточных вод
Общая схема очистки воды включает следующие этапы
(рис.9.7):
предочистка - очистка воды
от мусора грубодисперсных примесей с помощью стержневой решетки и песколовки
или грязеотстойника;
первичная очистка -
осуществляется путем медленного пропускания воды через первичные отстойники,
при этом вода на выходе из баков-отстойников все еще содержит до 70% неосевших
органических веществ и растворенные биогены;
вторичная или
биологическая очистка может быть выполнена при помощи капельных биофильтров
и активного ила. В этой очистке участвуют живые естественные редуценты,
потребляющие органические вещества. В процессе дыхания они превращают это
вещество в воду и углекислый газ (см.рис.9.7).
Сточные воды очищают механическим,
биологическим, физико-химическим и обеззараживающим (дезинфекционным) методами.
Приведем несколько примеров.
Отстойники служат для удаления из
сточных вод механических примесей и частично коллоидных (минеральных и
органических) загрязнений. Они могут применяться в общей схеме очистки, как это
показано на рис.9.7, и как самостоятельные сооружения, если требуется очистка
только от технических примесей. При расходе сточных вод не более 50000 м3/сут.
используют вертикальные отстойники. Горизонтальные отстойники используются на
станциях производительностью 30000 – 50000 м3/сут для удаления из
сточных вод коагулированных взвесей или там, где необходимо удалять
некоагулированные взвеси при любой производительности.
В промышленности особую проблему
составляет очистка сточных вод от нефтепродуктов. В качестве примера приведем
одно из устройств, отличающееся простотой конструкции и эффективностью в работе
(устройство отмечено дипломом НТО МПС). Авторы серии таких устройств
А.Е.Аствацатуров, И.Г.Чайка. Устройство, показанное на рис.9.8, содержит
корпус 1 цилиндроконической формы с патрубком 2, снабженным краном 3 для отвода
очищенной воды и патрубком 4 с краном 5 для отвода осевших загрязнений. Внутри
корпуса 1 размещена камера 6 конусообразной формы, снабженная тангенциально
расположенными патрубками 7 с краном 8 для подачи воды на очистку, и патрубком
9 для отвода нефтепродуктов. В нижней части камеры 6 расположены коллектор 10 и
патрубок 11 для подачи воздуха, снабженный краном 12.
Рис.9.8.
Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод (по а. с. А.
Е.,Аствацатурова, И. Г. Чайки)
Работает устройство следующим
образом. Корпус 1 заполняется водой до уровня расположения патрубка 2. Сточная
вода, содержащая нефтепродукты, подается по патрубкам 7 в камеру 6 и
приобретает круговое движение, пронизывается восходящими вверх пузырьками воздуха,
исходящими из коллектора 10, и интенсивно разделяется. Всплывшие нефтепродукты
концентрируются в верхней зауженной части камеры 6 и отводятся по патрубку 9.
Воздух, исходящий из коллектора 10, ускоряет процесс выделения из сточной воды
нефтепродуктов, а сужающаяся конусообразная форма камеры 6 обеспечивает их
интенсивный отвод. Управление процессом разделения и отвода нефтепродуктов обеспечивается
кранами 3, 5, 8, 12. Устройства для очистки нефтесодержащих сточных вод и
техническое средство для очистки сточных вод от механических примесей,
разработанные также под руководством автора данной книги, были еще в 70-е годы
внедрены в производство на крупных сооружениях. Например, "Устройство для
подачи теплоносителя в котел железнодорожного вагона-цистерны" (А. с. №
538928 от 20.08.76, внедрено в Грозненском вагонном депо); "Установка для
очистки внутренних и наружных поверхностей железнодорожного вагона" (А.с.№
569466 от 20.04.77, внедрено на Новороссийском и Орджоникидзевском вагоноремонтных
заводах); "Моечная машина для обмывки тяговых двигателей" - внедрена
совместно с устройствами для очистки сточных вод на Ростовском ЭРЗ в 1978 г.
Все эти устройства до настоящего времени не утратили своих
технико-экономических преимуществ.
Для биологической очистки воды применяют метатенки,
аэротенки, биологические фильтры. Метатенки представляют собой бродильные
камеры, предназначенные для анаэробной очистки - осадки сточных вод с помощью
микробов, которые могут жить без доступа воздуха. Аэротенки - это проточные
резервуары длиной до 150 м с отстойником, в котором происходит постепенное
уменьшение количества органических веществ, азота, нитритов, аммонийных солей
путем разрушения их микроорганизмами - минерализаторами.
Биологические фильтры (рис.9.9) -
это устройства, напоминающие собой емкости, загруженные сыпучими материалами,
через массу которых пропускают воду.
Рис.9.9. Биологический фильтр: 1 –
дозирующий бак; 2 – сифон; 3 – спиральная насадка для разбрызгивания; 4 –
магистральный трубопровод; 5 – распределительные трубы; 6 – дренаж из плиток; 7
– каналы для входа воздуха в дренаж; 8 – фильтр из шлака; 9 – канал для отвода
очищенной воды
В емкости растворенные
вещества сточных вод адсорбируют и разрушаются с помощью микробов (т.е.
аэробно), которые могут жить в среде, содержащей кислород. На поверхности
сыпучих материалов (шлака, щебня) появляется биологически активная пленка. В
верхнем слое - до 10 см - развиваются инфузории, личинки, жгутиковые, которые,
разрыхляя биологическую пленку, разлагают клетчатку, хитин. В отечественной и
зарубежной практике для очистки сточных вод, загрязненных отходами нефти,
продуктами ее переработки, маслами, смолами, красителями, продуктами
органического синтеза и др., применяют метод флотации. Наиболее эффективная
очистка сточных вод может быть достигнута с помощью сооружений напорной флотации.
Рис.9.10. Схема очистки сточных вод от ПАВ: I – подвод воды; II – отвод всплывших загрязнений; III –
подвод воздуха; IV - отвод воздуха; 1- буферный резервуар; 2 – эжектор; 3 –
напорный бак; 4- флотационная камера; 5 – насос; 6 – скребковые устройства для
сбора пены
Помимо удаления механических примесей, растворенных
и коллоидных загрязнений, напорная флотация позволяет растворить в воде
достаточное количество воздуха. Технологическая схема очистки сточных вод,
содержащих смесь поверхностно-активных веществ (ПАВ), а также взвешенных и
коллоидных примесей показана на рис.9.10. Сточные воды предприятия подаются в
усреднитель 1, откуда насосом 2 попадают во флотатор 3. Пена из флотатора
поступает в пеногаситель 4, снабженный нагревателем (ускорителем разрушения
пены). После сепарации ПАВ сточная вода проходит реактор 5, вертикальный отстойник
6 и угольно-кварцевые фильтры 7, 8. Одновременно пеноконденсат из пеногасителя
4 поступает в реактор 12, в который подается суспензия глины через дозатор.
После перемешивания пеноконденсата с глиной (10 мин.) суспензия поступает в
отстойник 11. Вакуум-фильтр 9 обезвоживает глиняный шлак из отстойника, а глина
может быть утилизирована для производства кирпича. Пройдя озонирование в камере
10, очищенная вода поступает в трубопровод предприятия.
|