Механическая очистка сточных вод: методы, для чего применяется

Описание

Механическая очистка сточных вод проводится для удаления из загрязненной жидкости нерастворимых твердых включений. В зависимости от количества сточных вод и степени их загрязнения требуется применение тех или иных очистных сооружений. Они предназначены специально для удаления крупных отходов путем фильтрации, дробления на частицы, подготовки сточных вод к дальнейшей очистке.

Механические методы очистки сточных вод придуманы давно, но они до сих пор актуальны. Их главные преимущества – простота, доступная цена. Среди минусов важно отметить следующие:

• металлы, газовые скопления, хлорорганические соединения не удаляются;
• фильтры забиваются слишком быстро;
• процедура занимает много времени.

Современные нанотехнологии позволяют механически очищать сточные воды даже от мелких взвешенных частиц.

Особенности

Тщательная фильтрация особенно необходима, когда жидкость предполагается повторно использовать в промышленных целях. Помимо крупных частиц, механические методы очистки сточных вод позволяют извлекать некоторые химические соединения для повторного использования в промышленности. Это важно для чистоты окружающей среды, метод позволяет защитить окружающую среду от токсичных выбросов, а в производстве вернуть определенное количество ценного химического сырья. Метод актуален для предприятий химической, металлургической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности.

Современные установки для механического метода фильтрации основаны на новейших технических решениях, повышающих эффективность.

Используемое оборудование

В зависимости от поставленных целей и степени загрязнения в разных случаях применяют несколько видов очистного оборудования:

• пластинчатые фильтры;
• гидроциклоны;
• флотация;
• отстойники.

Дисковый фильтр – эффективный и быстрый способ. Вода, поступающая на объемные фильтры, очищается даже от совсем мелких нерастворимых примесей. Эти устройства просты в использовании и обслуживании.

Работа гидроциклонов заключается в разделении жидкого стока с помощью быстровращающихся центрифуг.

Процесс флотации использует аэрацию отходов с помощью пузырьков газа, которые перемещают, захватывают и поднимают крупные частицы. Флотация подходит для крупных компаний нефтеперерабатывающей и металлургической промышленности. Для повышения эффективности используются специальные реагенты для осаждения, позволяющие достичь степени очистки 90 %.

Септик – наиболее подходящий вид механической очистки бытовых сточных вод на загородных участках

Поселок используется для фильтрации бытовых отходов в загородных и пригородных районах. Наиболее эффективными сооружениями для этого являются септики – подземные отстойники, куда по трубопроводу стекают отходы. Через некоторое время нечистоты оседают, а осветленная жидкость выпускается по дренажной системе в грунт.

Образующийся осадок необходимо систематически откачивать с помощью ассенизаторских машин. В противном случае эффективность септика будет постепенно снижаться.

Преимущества и недостатки

Надлежащее использование установок механической очистки сточных вод может обеспечить максимальное удаление твердых частиц и волокон перед биологической фильтрацией. Однако в качестве автономной системы такие устройства не подходят, так как степень очистки от органических, минеральных и большинства химических примесей низкая. Хотя их можно использовать, если вода именно такой низкой степени очистки подходит для промышленного производства.

Методы механической очистки

Первичная механическая очистка сточных вод позволяет удалить из жидкости мелкие взвеси (70%), крупные частицы (95%). Сфера применения довольно широкая – очистные сооружения, промышленные предприятия, автономные коллекторы частных домов и других объектов.

Процеживание

Считается самым простым методом механической очистки сточных вод. Отработанная жидкость фильтруется через решетки и сита. Последний монтируется непосредственно перед отстойником. Это позволяет улавливать крупные включения, взвешенные частицы.

Порядок процедуры следующий:

• Дренаж пропускают через сетку, улавливающую крупные элементы, волокнистые примеси.
• Затем вода направляется в сетчатый фильтр, который улавливает мелкие загрязнения.

На выходе из вышеуказанной системы часто устанавливают микрофильтры. Их задача – дополнительно улавливать нерастворившиеся микроскопические частицы.

Отстаивание

Возможно удаление взвешенных веществ из стоков, устранение жидких примесей путем отстаивания. Он заключается в использовании гравитационных и центробежных сил. Под их воздействием тяжелые частицы скапливаются на дне, легкие поднимаются на поверхность жидкости.

Сточные воды в механических отстойниках движутся медленно. Эта скорость не препятствует осаждению частиц. Для повышения эффективности процесса используют различные реагенты (например, коагулянты, флокулянты). Последнее способствует объединению мелких примесей в более крупные. Тяжелые включения тонут более интенсивно.

Фильтрование

Загрязненная жидкость проходит через пористый материал, содержащий мелкие примеси. Вместо фильтров часто служат:

• песок, щебень, гравий;
• пряжа;
• хлопок, полипропиленовые материалы.

Для более тщательной очистки предназначены мембраны обратного осмоса. В такие конструкции проникает только чистая вода.

Обратите внимание на следующее! Механическая очистка промышленных сточных вод является дешевым и доступным способом удаления загрязняющих веществ из жидкости.

Виды сточных вод

Сточные воды – это воды, сбрасываемые в водоемы с промышленных предприятий и населенных пунктов через канализацию или самотеком. Свойства этих растворов связаны с технологическим процессом, в котором они участвовали, и, как правило, негативно влияют на природные объекты, с которыми они соприкасаются.

По составу сточные воды делятся на три типа, показанные на рисунке 1.

Рисунок 1 – Виды сточных вод

Характерные свойства этих видов сточных вод приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики различных видов сточных вод

Производство	Неравномерно (зависит от процессов компании)	Условно чистый Утверждено регулирующими органами Загрязненный	Органические и минеральные примеси	Механический Физико-химический Химическая Биологический
Бытовые сточные воды	Относительно однородный	Сильно загрязненный	Органические вещества растительного и животного происхождения Отходы и моющие средства	Механический Биологический
Атмосферный (штормовой)	Неравномерный (зависит от осадков)	Условно чистый Загрязненный	Минеральное загрязнение Нефтепродукты	Механический Физические и механические Химические методы

Производственные сточные воды

Промышленные сточные воды образуются в результате использования воды в различных технологических процессах.

Факторы, влияющие на количество, состав воды и концентрацию загрязняющих веществ, показаны на рисунке 2.

Рисунок 2 – Коэффициенты загрязнения промышленных сточных вод

Вид загрязняющих веществ и их концентрация в сточных водах варьируется от предприятия к предприятию и колеблется от нескольких миллиграммов до десятков граммов на литр даже для отдельных подразделений внутри одного учреждения.

По степени загрязнения сточные воды промышленных предприятий делятся на 3 вида:

Таблица 2 – Виды промышленных сточных вод

Условно чистый	не приводит к изменению физико-химического состава пласта и не требует специальной обработки
Утверждено регулирующими органами	очищено и уровень загрязнения не превышает установленных норм
Загрязненный	не очищалась, концентрация веществ выше установленных норм. Сбрасывается в водоемы для разбавления и самоочищения в водоеме

Сточные воды промышленных предприятий содержат как минеральные, так и органические загрязнители в разной концентрации и более опасны для окружающей среды. Поэтому перед сбросом их очищают до уровней, заданных проектом допустимых сбросов, разработанным предприятием и согласованным с надзорным органом.

Читайте также: Переработка мусора как бизнес: как заработать на переработке отходов

Хозяйственно-бытовые сточные воды

Бытовые сточные воды образуются в процессе деятельности человека, в том числе в результате использования санитарно-бытовых помещений, душевых, бань, прачечных, больниц и столовых.

Загрязнение такой воды делится на два вида:

1. Фекальные – загрязнения, связанные с деятельностью человека как биологического организма;
2. Бытовая – загрязнение бытовыми отходами и моющими средствами.

Подача и очистка такой воды относительно постоянны во времени и объеме.

Такие воды признаны сильнозагрязненными, содержащими более ста видов микроорганизмов, так как загрязнения имеют животное или растительное происхождение. Поскольку среди микроорганизмов присутствуют возбудители, это эпидемиологически опасная часть загрязнения. Таким образом, обезображивание и утилизация этого типа сточных вод контролируется.

В частности, МУ 2.1.5.800-99 «Организация государственного санитарно-эпидемиологического надзора за обезвреживанием сточных вод. Методические указания» установлен ряд нормативных показателей, обеспечивающих безопасность водоотведения хозяйственно-бытовых вод и подлежащих контролю выполнение установленных требований, микробиологический и паразитологический анализ сточных вод.

Атмосферные (ливневые) сточные воды

Атмосферные (ливневые) сточные воды представляют собой сток, образующийся в результате выпадения осадков, и подразделяются на дождевые и талые. Образуются они и в результате смывания примесей поливной водой.

Этот тип носит эпизодический характер и характеризуется неоднородностью по объему и концентрации загрязнения.

Часть загрязнения приходится на твердые (взвешенные) частицы и нефтепродукты.

Поскольку ливневые стоки предприятий, образующиеся в результате загрязнения атмосферными осадками, попадающими на сооружения и территорию, содержат специфические примеси, вредные для окружающей среды, их также учитывают и контролируют. Регулярный анализ ливневых систем – способ не нарушать установленные нормы.

На загрязнение поверхностного стока влияют факторы, показанные на рисунке.

Рисунок 3 — Факторы загрязнения ливневых вод

Ознакомившись с функциями и отличиями сточных вод, давайте рассмотрим, какие способы очистки применяются при работе с ними.

Устройства и сооружения для механической очистки

В зависимости от степени загрязнения сточных вод для очистки применяются все типы установок. Они отличаются друг от друга эффективностью, сложностью применения и другими характеристиками.

Решетки

Сдержите самый большой загрязнитель, обнаруженный в сточных водах. Они состоят из железных стержней, каждый из которых приварен к раме. Мусор от устаревших моделей решеток собирается вручную. Новые сорта оснащены автоматическими устройствами – граблями. Их размещают поверх решетчатых конструкций, во время работы удаляют из ячеек мусорные скопления, перемещают в камеру для обезвоживания.

Наиболее технологичным устройством для механической очистки сточных вод являются эффективные колосниковые дробилки. Сначала улавливают примеси, потом сразу измельчают. В результате этой процедуры количество отходов значительно уменьшается.

Песколовки

Они очищают сточные воды от примесей, имеющих такой же вес, как песок. Плотность таких частиц превышает плотность жидкости, поэтому они все равно опускаются на дно. С учетом направления движения водного потока песколовки делятся на: круговые, горизонтальные и тангенциальные.

Аэрируемые песколовки с дополнительной подачей воздуха отличаются высокой эффективностью. Под воздействием сильных воздушных потоков жидкость закручивается по спирали, при этом на дне собирается песок. Такие агрегаты обеспечивают минимум органических компонентов в осадке. Благодаря этому он не подвержен гниению.

Отстойники

Установки предназначены для устранения примесей после улавливания песка. Принцип работы отстойников почти такой же: поток жидкости проходит через устройство, частицы собираются на дне. В зависимости от направления движения сточных вод все накопительные емкости делятся на:

• вертикальный;
• горизонтальный;
• радиальный.

По договоренности такими подразделениями являются:

• первичные – используются на начальном этапе очистки сточных вод;
• вторичные — устраняют избыточный ил, биопленку после завершения биологической очистки.

Совет! Чтобы отстойник работал более эффективно, его рекомендуется дополнить предаэратором или тонкослойными модулями.

Иловые площадки

Предназначен для осушки сильно увлажненного ила из отстойников, метатанков и других сооружений аналогичного назначения. Слой ила сушат до тех пор, пока влажность в отходах не достигнет 75%. При этом их объем уменьшается в несколько раз.

Внешне иловая подушка представляет собой небольшой участок земли, окруженный осколками земли. На отгороженную территорию насыпают осадок слоями. Со временем часть жидкости испаряется, другая проникает в почву. Высушенный осадочный материал удаляется для дальнейшей обработки. Иловая вода перенаправляется на очистные сооружения.

Маслонефтеуловители и жировые ловушки

Если сточные воды содержат значительное количество масложировых продуктов, важно удалить их на начальном этапе (перед решетками). В противном случае при понижении температуры жир может превращаться в полутвердые агломераты, скапливаться на решетчатых конструкциях, стенках труб и других выступающих частях оборудования.

Жировые загрязнения обычно всплывают на поверхность воды и образуют сплошную пленку. Для их устранения используются жироуловители – устройства прямоугольной формы, оснащенные множеством козырьков и переливов. Последнее исключает перемещение жировой прослойки вместе с дренированием. Его удаляют скребком.

Гидроциклоны

Представляют собой механические установки, внутри которых подаваемый поток жидкости закручивается воронкой. Под действием центробежной силы сточные воды разделяются на воду, твердые загрязнения. По сравнению с тангенциальными песколовками гидроциклоны считаются более эффективными: они создают более высокую скорость движения жидкости и обладают максимальной разделительной способностью.

Гидроциклонам для правильной работы требуется входное давление жидкости от 3 до 5 атмосфер. Для его создания часто необходимо установить насосную систему.

Механические методы очистки сточных вод реализуются на специальном оборудовании, различном по принципу действия.

Другие методы очищения стоков

Когда механический способ очистки загрязненной жидкости не дает надлежащего качества сточных вод, применяется дополнительная очистка.

Биологические

Из жидкости удаляются примеси, оставшиеся после предыдущей обработки. Часто это азот, фосфор, другие элементы.

Биологические методы очистки основаны на расщеплении органических включений микроорганизмами, находящимися в очистительных устройствах.

Физико-химические

Они позволяют удалить из загрязненной жидкости растворенные вещества и нерастворимые примеси. Такие методы показывают лучшие результаты, чем биологическая и механическая очистка сточных вод. Поэтому они востребованы в тех случаях, когда требуется вода высокого качества: например, при вторичном использовании.

При физико-химической очистке применяют следующие комплексные процессы: экстракция, флотация, электролиз, нейтрализация.

Переработка осадка

Если осадочный материал остается в пласте длительное время, со временем начинается процесс деградации. Предотвратить это поможет дополнительная обработка, в результате которой получается безопасная сухая масса, вторичное сырье.

Наиболее важные методы обработки осадка:

• ферментация;
• прессование;
• стабилизация;
• температура, реагентное воздействие.

Обезвоживание осадочных веществ проводят в специальных установках, на иловых площадках.