В последнее время применение местной очистки значительно расширилось. Дело в том, что при тех высоких концентрациях вредных веществ, которые могут содержаться в местных сточных водах, дешевле очищать их от вредных веществ сразу, чем после смешения и разбавления городскими сточными водами.
Рис. 2. Схема стандартной очистки сточных вод и замкнутой системе
Перед подачей сточных вод 1 на очистку их могут направлять в усреднители 2, которые регулируют состав и расход сточных вод. В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки 3. В зависимости от требуемой степени очистки они могут дополняться сооружениями 4, в которых применяются другие методы очистки (физико-химические, химические, биологические). При более высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки 5. Перед сбросом в водоем очищенные воды обеззараживаются в сооружениях по обеззараживанию 6. Образующийся на всех стадиях осадок 7, или избыточная биомасса, поступает на сооружения по обработке осадка 9. Очищенные сточные воды 8 могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться 10.
Рис. 3. Общая схема очистки сточных вод:
1 — необработанные сточные воды; 2 — устройство для регулирования состава и расхода сточных вод; 3 — сооружения механической очистки; 4 — сооружения других методов очистки; 5 — сооружения глубокой очистки; 6 — сооружения по обеззараживанию сточных вод; 7 — осадок или избыточная биомасса; 8 — очищенные сточные воды; 9 — сооружения по обработке осадка; 10 — выход обработанного осадка
Принцип действия местных и общих очистных сооружений идентичен. Последние отличаются большими размерами, применением механизации для их обслуживания.
Очистка сточных вод производится механическим, химическим, физико-химическим и биологическим методами.
К механическим (физическим) методам относятся процеживание, отстаивание, обработка в поле действия центробежных сил, фильтрование.
Процеживание реализуется в вертикальных или наклонных решетках с шириной пазов 15... 20 мм. Обычно используют комбинированные решетки-дробилки, которые не только улавливают крупные частицы, но и измельчают их до 10 мм и меньше. Осадок удаляют вручную или механически и затем его обрабатывают.
Отстаивание основано на свободном оседании или всплытии примесей с плотностью больше (меньше) плотности воды и реализуется в песколовках, отстойниках и жироуловителях. Песколовки, используемые для очистки сточных вод от частиц металла и песка размером более 0, 25 мм, бывают горизонтальные (с прямолинейным и круговым движением воды), вертикальные и аэрируемые. Отстойники, используемые для очистки сточных вод от механических частиц размером до 0, 1 мм и нефтепродуктов, бывают горизонтальные, радиальные и комбинированные. Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил реализуют в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах.
Чаще для местной очистки сточных вод на предприятиях сооружают песколовки. Песколовка представляет собой емкость, в которой сточная жидкость движется со скоростью 0, 1... 0, 3 м/с в зависимости от размеров и плотности осаждаемых частиц, а также от типа устройства. Взвешенные частицы выпадают на дно песколовки, откуда их удаляют. Освобожденная от взвешенных частиц сточная жидкость переливается с поверхности в карман выпуска, откуда она поступает в канализацию.
Рис. 4. Песколовка:
1 — трубопровод для подачи сточных вод; 2 — съемная плита перекрытия песколовки; 3 — люк для удаления отстоя; 4 — трубопровод для выпуска сточных вод в канализацию; 5 — карман выпуска
Фильтрование применяется для очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей с малой концентрацией как на начальной стадии их обработки, так и после физико-химической и биологической очистки, сопровождающейся выделением в воду взвешенных частиц. При этом используют зернистые фильтры (насадки из несвязанных пористых материалов) и микрофильтры, элементы которых изготовлены из пористых материалов.
Химическая очистка сточных вод заключается в выделении загрязнений посредством химических реакций между отдельными загрязняющими веществами и реагентами. В результате реакций окисления и восстановления эти вещества переходят в новые соединения, выпадающие в осадок или выделяющиеся в виде газов. Особенно часто применяют реакцию нейтрализации, иногда в сочетании с коагуляцией.
Нейтрализация сточной жидкости происходит при ее химическом взаимодействии с веществами, придающими воде нейтральную реакцию. Для этого смешивают в нужных пропорциях кислые и щелочные сточные воды или последние — с нейтрализующим реагентом, а также фильтруют сточные воды через нейтрализующие материалы и др.
При нейтрализации сточных вод фильтрацией в качестве фильтрующего материла применяют известняк, мрамор, доломит. Этот способ используют обычно при очистке соляно-азотных и сернистых вод.
Для перемешивания кислых и щелочных сточных жидкостей устраивают резервуары-усреднители.
Физико-химическая очистка вод основана на процессах коагуляции вредных веществ, их флокуляции, экстракции, сорбции, эвапорации, кристаллизации, флотации, электролизе и др. Для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей, а также эмульгированных смол применяют коагулянты (сульфат алюминия, алюминат натрия и др. ). Коагуляцию целесообразно проводить в тех случаях, когда простое отстаивание или фильтрование не дает удовлетворительных результатов.
Флокуляцию применяют для ускорения процессов коагуляции и осаждения взвешенных частиц. С этой целью широко используют органические природные и синтетические реагенты.
При экстракции сточную жидкость смешивают с растворителем (экстрагентом), в котором основная масса улавливаемого загрязнения растворяется. Так, для улавливания фенола из сточной жидкости в нее добавляют бензол. Вследствие того, что плотность его меньше плотности сточной жидкости, при подаче снизу бензол поднимается вверх, встречает на своем пути загрязнения, соединяется с ними и отводится сверху. Очищенную от уловленных загрязнений жидкость отводят снизу.
При сорбции загрязняющие жидкость частицы оседают на поверхности сорбентов — особых веществ, например активированного угля.
Способом электролиза и электродиализа расщепляют молекулы загрязняющих веществ и преобразуют их. Электрогидравли-ческий эффект, возникающий при разряде токов высокого напряжения, можно использовать для разрушения сложных молекул загрязнителей (например, красителей).
Химической и физико-химической очистке подвергают в основном промышленные сточные воды.
Дополнительно к указанным способам для выделения из воды тонкодисперсных и растворенных в ней органических веществ перспективно использовать биологические методы очистки, которые основаны на способности некоторых микроорганизмов усваивать для питания спирты, белки и углеводороды. Биологическую очистку осуществляют в природных (поля фильтрации, орошения, биологические пруды) и искусственных условиях (биофильтры), а также в аэротенках и окситенках.
Сточная вода от объекта по трубопроводу 3 поступает в фильтр 2 и через водораспределительные устройства 4 равномерно разбрызгивается по площади фильтра. При разбрызгивании сточная вода поглощает кислород из воздуха. В процессе фильтрования через наполнитель 5, в качестве которого используют шлак, щебень, керамзит, пластмассу, гравий и т. п., на материале образуется биологическая пленка, микроорганизмы которой усваивают органические вещества. Интенсивность окисления органических примесей в пленке существенно увеличивается при подаче сжатого воздуха через трубопровод 1 и опорную решетку 6 в направлении, противоположном фильтрованию. Очищенная от органических примесей вода выводится из фильтра через трубопровод 7.
Рис. 5. Схема биологического фильтра:
1, 3, 7 — трубопровод; 2 — фильтр; 4 — водораспределительные устройства; 5— наполнитель; 6— опорная решетка
Аэротенки по конструкции аналогичны отстойникам, в которые помещают активный ил, содержащий микроорганизмы, и подают сжатый воздух, обеспечивающий интенсификацию процесса окисления органических примесей.
Окситенки являются модификацией аэротенков, в которые вместо сжатого воздуха подается кислород, что еще более интенсифицирует процесс окисления, но при этом усложняются условия эксплуатации вследствие взрывопожароопасности кислорода.
Нормальный ход процесса биологической очистки устанавливается только после образования на загрузочном материале биологической пленки, микроорганизмы в которой адаптировались лишь к определенным органическим примесям сточных вод предприятия. Указанный период адаптации составляет 2—4 недели. При этом должен быть обеспечен соответствующий температурный режим для функционирования жизнедеятельности микроорганизмов.
Принцип действия очистной установки заключается в следующем. Загрязненная вода после предварительной очистки в отстойнике по всасывающему трубопроводу 2 поступает во всасывающую емкость 7, далее на насос 4. На байпасной линии насоса установлен эжектор 6 с двумя штуцерами:
• первый служит для подсоса воздуха и соединяется с дросселем 10, через который в воду подсасывается воздух;
• второй служит для ввода раствора реагента и соединяется с дозатором 5.
Система дозирования реагентов состоит из бачка 3 и капельного дозатора 5. Расход раствора реагента определяется при пусконаладочных работах и регулируется зажимом.
Далее водовоздушная смесь поступает в сатуратор 22, где происходит растворение воздуха в воде. Из сатуратора вода поступает в нижнюю часть камеры флотации 18 по распределительному коллектору 23. При этом происходит сброс давления, и из воды выделяется растворенный воздух в виде мельчайших пузырьков, к которым прилипают частицы загрязнений. Шлам собирается на поверхности флотационной камеры в виде пены, которая снимается скребковым механизмом (шламоуловителем) 16 и сбрасывается в лоток 15 и далее через патрубок Б поступает в шламовую емкость (не входящую в комплект поставки) для отстаивания. Шлам может быть сдан на переработку как целиком (если имеется такая возможность), так и отдельными фракциями после отстоя и слива сверху нефтепродуктов и воды из средней части.
Рис 6. Технологическая схема установки ФФУ-6:
1 — фильтр; 2 — трубопровод; 3 — бачок; 4 — насос; 5 — дозатор; 6 — эжектор; 7 — всасывающая емкость; 8, 9, 20, 21, 24—26 — вентили; 10 — дроссель; 11 — переливной карман; 12 — переливная воронка; 13 — воронка; 14 — трубка воздухоотвода; 15 — лоток; 16 — шламоуловитель; 17 — тонкослойный фильтр; 18 — камера флотации; 19 — насыпной фильтр; 22— сатуратор; 23 — распределительный коллектор; 27— манометр; 28 — трубопровод
Нефтепродукты следует сдать на переработку или использовать в качестве жидкого топлива. Вода возвращается на очистку в отстойник. Отстоявшиеся взвешенные вещества могут быть или вывезены и захоронены на полигоне, или использованы в качестве добавки в дорожные покрытия. Тонкослойный фильтр 17 позволяет задерживать в ламинарном потоке взвешенные вещества. Вода, очищенная флотационным способом, поступает в переливной карман 11, откуда может быть пущена непосредственно в оборотную систему мойки автомашин через переливную воронку 12 и патрубок А или через воронку 13 направлена на глубокую очистку. Последняя осуществляется фильтрацией на засыпном фильтре 19 через слой зернистой загрузки.