Охрана вод часть 1

52

Физико-химические методы применяют для извлечения из воды диспергированных, тонкодиспергированных и растворенных примесей. Среди них следует различать:

1)реагентные методы, основанные на межмолекулярных взаимодействиях между частицами загрязняющих веществ и реагентами (коагуляция, флокуляция, флотация, сорбция, экстракция и т.д.);

2)безреагентные методы подразумевают воздействие на воду внешних физических полей, в результате которого происходит изменение свойств загрязняющих веществ, их трансформация в другие формы, окисление, взаимодействие частиц примесей с продуктами радиолиза (электролиза) воды и т.д.

Биохимическая очистка связана с использованием различных микро-

организмов, которые в процессе своей жизнедеятельности поглощают те или иные примеси. Эти методы очистки применяют для обработки сточных вод с высоким содержанием органических веществ (в основном в растворенном состоянии). В зависимости от условий осуществления биохимической очистки различаются:

1)биохимическая минерализация органических веществ в аэробных условиях, т.е. в условиях избытка кислорода;

2)биохимическая минерализация органических веществ в анаэробных условиях, т.е. при недостатке кислорода или его отсутствии.

4. УСРЕДНИТЕЛИ

Для усреднения расхода и химического состава сточных вод применяют специальные сооружения – усреднители. Их подразделяют на про-

53

точные и контактные. Контактные усреднители применяют при небольших расходах, периодическом сбросе сточных вод и необходимости 100%-го усреднения. В большинстве случаев применяют проточные усреднители, которые представляют собой резервуары с перемешивающими устройствами или многокоридорные резервуары (рис. 4.1).

2

1

Рис. 4.1. Усреднитель концентрации сточных вод (прямоугольный):

1)подводящий трубопровод; 2) распределительный лоток;

3)глухая диагональная перегородка; 4) продольные вертикальные перегородки;

5)сборные лотки; 6) отводящий трубопровод.

54

При цикличном изменении состава сточных вод объём резервуара– усреднителя определяется формулой

T

V = ∑qi ,

i=1

где Т – период цикла изменения состава сточных вод; qi - расход сточных вод за каждый час усреднения.

Концентрация сточных вод, выходящих из усреднителя

T

Суср = ∑qiCi /V , i =1

где Сi – концентрация загрязняющих веществ в i–часовой расход сточных вод.

При отсутствии цикличности в изменении состава сточных вод период усреднения определяется в соответствии с требованиями к выравниванию концентраций. В этот период должен входить час, в течение которого в усреднитель поступает вода с максимальной концентрацией примесей. Если при принятом периоде Cуср будет больше некоторой допустимой концентрации Сд, объём усреднителя следует определять по формуле

При этом концентрация загрязняющих веществ в усреднённой сточной воде

где qk – часовые расходы воды за пределами периода усреднения Т; Ck - концентрация примесей в k–часовой расход воды.

Дополнительный период усреднения t определяется путём последовательного определения после каждого дополнительного часа усреднения Т+1; Т+2; Т+t. При отсутствии цикличности в изменении состава сточных

55

вод требуемый период усреднения вычисляют последовательным определением концентрации загрязняющих веществ в усреднённой воде при разных увеличивающихся периодах усреднения до соблюдения условия

Суср≤Сд.

В последние годы широкое применение получили резервуарыусреднители с примешивающими и специальными устройствами, обеспечивающими постоянство расхода выходящей из усреднителя воды (рис. 4.2). Являясь полными усреднителями расхода, они не обеспечивают полного усреднения концентрации загрязняющих веществ, но могут быть рассчитаны на обеспечение в усреднённой воде концентрации примесей, от-

личающихся от средних Сср на допустимую величину ∆С. Расчёт объёма такого усреднителя следует выполнять последовательно на каждый час от начала периода усреднения Т. В таком усреднителе объём воды непостоянен:

V =Vmin +Vper ,

где Vmin – минимальный объём воды в усреднителе, при котором начинает работать выпускное устройство, обеспечивающее постоянный расход из него qуср;

Vper - регулирующий объём воды в усреднителе, обеспечивающий аккумуляцию воды при максимальном её притоке qmax.

Определять концентрацию примесей в усреднённой воде следует начинать с момента, когда объём воды в усреднителе будет Vmin. В этот момент из усреднителя будет выходить вода с концентрацией

τ

где Vmin = ∑qi ; i=1

i =1,2,K,τ ;

56

τ - количество часов, за которые вода в усреднителе достигает объёма Vmin. Концентрация Суср.t в выходящей из усреднителя воде

где Срез – концентрация загрязнений в воде, содержащейся в усреднителе в момент поступления в него сточных вод;

t – длительность поступления стоков в усреднитель;

Vi – объём воды в усреднителе к моменту начала поступления в него сточных вод.

Для первого часа i=τ+1 в формулу (20) следует подставлять вместо Срез и Vi соответственно С0 и Vmin и определять концентрацию примесей в выходящей сточной воде Суср(τ+1). Для второго часа (i=τ+2) в эту же формулу вместо Срез и Vi следует подставлять Суср(τ+1) и Vmin+qτ+1-qуср, а затем определять Суср(τ+2) и т.д. Во всех расчетах t=1 час.

Если максимальная концентрация загрязняющих веществ в усредненной воде окажется недопустимой, то за усреднителем расхода следует установить усреднитель концентрации.

Для обеспечения необходимого усреднения сточных вод по концентрации вода в усреднителях должна перемешиваться. Для этого могут использоваться механические мешалки, насосы, перфорированные трубчатые барботеры и др. Наиболее удобными в эксплуатации являются трубчатые барботеры.

Для одновременного перемешивания воды и предотвращения выпадения вредных веществ в осадок интенсивность подачи воздуха должна быть такой, чтобы минимальная придонная скорость циркуляционного потока обеспечивала поддержание во взвешенном состоянии наиболее крупных частиц, содержащихся в сточных водах.

57

А-А

5 6

3

2

Рис. 4.2. Усреднитель с перемешивающим устройством:

1) резервуар усреднителя; 2) барботёр;

3)выпускное устройство; 4) выпускная камера;

5)впускные отверстия; 6) подающие лотки.

Придонная скорость потока

Vg = KвзвU00,5 ,

а удельный расход воздуха в одном циркуляционном потоке должен составлять

58

где U0 – гидравлическая крупность частиц расчетного диаметра;

Квзв – коэффициент, равный для хлопьевидных частиц 5-6, а для структур-

ных - 10-12;

Нmin – глубина воды над барботером при минимальном наполнении усреднителя.

5. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА

Механическая очистка применяется для выделения из сточной воды грубодисперсных минеральных и органических примесей. Ее назначение заключается в подготовке стоков для их последующей более глубокой очистки биохимическими, физико-химическими или другими методами. Механические методы очистки состоят из процеживания через решетки, пескоулавливания, отстаивания, центрифугирования, гидроциклонирования и фильтрации.

При механической очистке обеспечивается выделение взвешенных веществ из сточных вод на 90-95% и снижение органических загрязнений (по БПКполн) на 20-25%. Более высокий эффект механической очистки достигается интенсификацией гравитационного отстаивания – преаэрацией, биокоагуляцией, осветлением во взвешенном слое (отстойникиосветлители) или тонком слое (тонкослойные отстойники) и т.д., а также с помощью гидроциклонов и центрифуг.

Для проектирования очистных сооружений и аппаратов механической очистки необходимо располагать следующими данными:

•максимальный расход сточных вод, м3/ч;

•температура сточных вод, 0С;

•периодичность образования сточных вод;

59

•исходная концентрация тяжёлых механических примесей, нефтепродуктов, масел и др., мг/л;

•плотность тяжелых и легких загрязнений, г/см3;

•кинетика осаждения механических примесей тяжелее и легче воды при их расчетной концентрации в исходной воде;

•требуемая степень очистки, %;

•гидравлическая крупность частиц тяжелее и легче воды, которые необходимо удалить для обеспечения требуемой степени очистки, мм/с.

5.1. РЕШЕТКИ

Решетки выполняют функции защитных сооружений. Они предохраняют насосы и другие очистные сооружения от попадания в них крупного мусора, камней, обломков древесины, тряпья, бумаги и т.д. Попадание этих предметов на очистные сооружения могут привести к поломке насосов, засорению труб и каналов, нарушению работы отстойников или поломке движущихся частей оборудования (цепей, колес и т.п.).

Решетки с механизированной очисткой от отбросов и транспортировкой их к дробилкам устанавливаются при количестве отбросов 0,1 м3/сут и более, при меньшем количестве отбросов допускается установка решеток с ручной очисткой.

Скорость движения сточных вод в прозорах решеток при максимальном притоке принимается для механизированных решеток 0,8-1,0 м/с, а для решеток-дробилок - 1,2м/с. Минимальная скорость должна быть не менее 0,4м/с для предупреждения выпадения отбросов из воды на дно канала.

Решетки выполняют из круглых, прямоугольных или имеющих другую форму металлических стержней. Прозоры между ними равны

60

в=16÷19мм. Решетки, устанавливаемые на насосных станциях, имеют большие прозоры, которые зависят от размеров насосов.

Традиционно решетки принято подразделять на подвижные и неподвижные. Наибольшее распространение получили неподвижные. Для удобства съёма загрязнений решетки устанавливают под углом к горизонту

α=60÷700.

На рис. 5.1 показана простейшая решетка с ручной очисткой.

Рис.5.1. Схема установки решетки

При расчете решетки вначале определяют общее количество прозоров n решетки по формуле

n = q K3 , вh1Vp

где q – максимальный расход сточных вод; h1 – глубина воды перед решеткой;

Vp – средняя скорость в прозорах решетки;

K3 – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями, равный 1,05.

Общая ширина решетки

Вр = S(n −1)+вn ,