Механическая очистка сточных вод

Механическая очистка сточных вод

Механическая очистка сточных вод: способы, особенности и схема

На сегодняшний день существуют химико-физическая, механическая и биологическая очистка сточных вод. Они отличаются по природе процессов, лежащих в их основе, а также технологически параметрам. Рассмотрим далее, какие существуют механические способы очистки сточных вод.

Сточные воды используются в качестве ресурса промышленного водоснабжения. Для применения в производственных целях они должны пройти специальную подготовку. В ходе нее осуществляется очистка сточных вод от механических примесей. Для этого используются специальные сооружения. Они различаются по типу конструкций и прочим параметрам.

При фильтрации используются:

  1. Механические решетки для очистки сточных вод.
  2. Песколовки.
  3. Мембранные элементы.
  4. Первичные отстойники.
  5. Септики.

Указанные сооружения используются в определенной последовательности.

Механическая очистка сточных вод таким методом может применяться, к примеру, для устранения взвешенных частиц. Фильтрация при этом может быть организована двумя способами. Первый предполагает использование силы тяжести загрязнений. Под ее воздействием в процессе отстаивания взвешенные частицы оседают на дно. Другой способ предполагает использование центробежной силы. Механическая очистка сточных вод такими методами позволяет устранять нерастворимые элементы, величина которых больше нескольких сотен миллиметра. В процессе подготовки сырья к повторному использованию в производстве часто используются отстойники многоступенчатого типа. Частично отфильтрованное сырье на одной ступени подается на следующую напором.

Механическая очистка сточных вод таким методом предполагает перенос загрязняющих элементов на поверхность с помощью пузырьков воздуха. В результате флотации появляются пенные образования. Содержащиеся в них загрязняющие компоненты устраняются впоследствии с помощью скребков. Воздушные пузырьки могут быть получены механическим методом. Для этого используются форсунки или турбины, электрофлотация и пр.

Этот метод считается на сегодняшний день наиболее распространенным. С помощью пористых материалов может устраняться осадок механической очистки нефтесодержащих сточных вод. При фильтрацию используются сетки либо материалы специальной структуры. Такой метод актуален для случаев, когда необходимо применение оборотной воды.

Они считаются основной, а потому наиболее распространенной категорией фильтрационных сооружений. В отстойниках может предусматриваться горизонтальное или вертикальное движение воды. При большом объеме сырья используются сооружения непрерывного действия. Если поток воды в сутки — не больше 50 тыс. м3, применяются вертикальные отстойники. Работа таких сооружений осуществляется следующим образом. Стоки подводятся по центральной трубе к нижней части сооружения. Выходящий поток движется вверх к сборным и отводящему лоткам. В процессе подъема из воды выпадают элементы с большим удельным весом. Также при фильтрации используются отстойники радиального типа.

В промышленности используются первичные и вторичные отстойники. Одни устанавливаются перед сооружениями для биологической фильтрации, другие, соответственно, — для просветления стоков после них. Вторичные отстойники также являются контактными. Если условия местности позволяют направлять стоки в водоемы, то в схеме фильтрации должен быть предусмотрен резервуар для обеззараживания. Взвеси, выделенные в первичном отстойнике, перегнивают. Образовавшуюся массу высушивают на специальных площадках, а затем используют как сельскохозяйственное удобрение.

Механическая очистка является важнейшим процессом в работе промышленного предприятия. Она крайне необходима, поскольку позволяет подготовить жидкость к последующим этапам фильтрации. Механической очисткой ни в коем случае нельзя пренебрегать. В противном случае последующие стадии фильтрации будут существенно затруднены. Более того, присутствие крупных частиц загрязнений может нарушить работу сооружений по биологической очистке. Это, в свою очередь, повлечет дополнительные расходы на ремонт или даже замену оборудования. Сооружения для фильтрации необходимо выбирать в соответствии со спецификой деятельности предприятия, объемом стоков, а также потребностью вторичного использования очищенной воды.

Механическая очистка сточных вод: способы, особенности и схема

Сегодня нефть и нефтепродукты являются одним из основных видов загрязнения сточных вод. Источниками нефти и ее продуктов являются нефтедобывающие компании, доставка нефтепродуктов, места ее хранения, переработки и использования. Отдельные водообъекты содержат более сотни кубических метров нефтезагрязнений. Построенные в середине прошлого столетия хранилища для нефтеперерабатывающей промышленности сегодня являются источниками загрязнения.

ЮНЕСКО назвала нефтепродукты самым опасным загрязнителем воды. Они растворены в некоторых жидкостях, а на воде чаще всего образуют поверхностный нерастворимый слой.

При защите природы следует руководствоваться принципами:

  • следует использовать то количество невосстанавливающихся природных ресурсов, что бы избежать их полного исчерпания;
  • выбрасываемые отходы нефтепромышленности должны быть в безопасном количестве и форме для живой природы.

Водоемы являются не только основным источником пресной воды для человека, но и средой жизни многих живых организмов. Вода совершает полный цикл круговорота, что важно для человеческой жизни.

Нефть является невосстанавливаемым природным ресурсом. Ее добыча, транспортировка и переработка сильно вредит окружающей среде. Проблема нефтяного загрязнения сегодня самая главная у природазащитников.

Вопрос должен решаться со всех сторон: экономики, политики, права. Технический проблему можно решить с помощью индивидуальных задач для каждого предприятия, имеющее отношение к нефти.

Сточные воды различного происхождения по-разному очищаются.

Сточные воды промышленных источников богаты содержанием многих химических веществ, включая нефтепродукты.

Еще пару лет назад считалось, что нефть невозможно растворить в воде. Сегодня известно, что многие продукты нефтяной промышленности под воздействием определенных факторов растворяются. При прямом взаимодействии воды и нефти с течением времени многие составляющие становятся частью состава воды. Например, при 2 часах совместного хранения концентрация нефти равняется 0,2 мг/л, при увеличении периода в 60 раз приводит к семикратному повышению. Если рассматривать бензин, то дополнительно следует учесть метиленовые и метильные группы. Так для А76 при увеличении продолжительности с 2 часов до 120 содержание бензина в воде возрастет с 1,4 до 11,9 мг/л, а ароматических углеродов – с 2,6 до 34 мг/л.

Отсюда следует, что концентрация нефтепродуктов может достигать больших концентраций.

На предприятиях промышленности метод очистки сточных вод определяется в зависимости от вида нефтехимических примесей. Компании по транспортировки нефти должны очищать выработанные сточные воды, а нефтепримеси отправляет на переработку. Тетраэтилсвинец удаляется только с добавлением реактивов. Разделяют сточные воды по группам нефтепродуктов и используют составные методы очистки, учитывая следующие правила:

  • следует стремиться к максимальному снижению количества сточных вод и содержание в них примесей;
  • нужно извлекать все примеси, которые в дальнейшем используются или перерабатываются;
  • стремятся к повторному применению очищенных вод в технологиях на производстве и водообеспечения предприятия.

Что бы определить более эффективный способ очистки, предварительно рассматривают несколько способов. При этом учитывают объем различных видов примесей и необходимое качество воды после очистки. Окончательный выбор учитывает экономическую целесообразность для очистки используемых водных масс, а так же существование очистных сооружений в районе.

Очистка сточных вод от нефтепродуктов должна:

  • максимально извлекать перерабатываемых примесей;
  • позволять повторное применение на производстве;
  • обеспечивать минимальные выбросы в природные водоемы.

Используются 3 вида очистных сооружений:

Нефтехранилища и станции по перекачке нефти по трубопроводам используют системы общего типа, при выбросах нефти в опасном объеме – локальные. Далее вода подается на очистные сооружения в районе или в близлежащие водоемы – зависит от степени очистки.

Локальные системы очистки необходимы после технологических цехов, работающих с опасными химическими продуктами: происходит отделения химических веществ с используемой воды только после определенного участка, а не всего предприятия.

Общий тип очистных необходим для удаления нефтепродуктов из сточных вод всего предприятия. В него входит биологический, физико-химический и механический методы очистки.

Механические способы включают песколовки, отстойники, нефтеловушки и фильтрационные установки. Они все удаляют крупнодисперсных примесей. Физико-химические методы включают флотационные установки с химическими реактивами, использование коллоидных коагулянтов. Биологическая очистка использует биофильтры, аэротенки и биологические пруды.

Популярны реагентные методы: обратный осмос, осаждение, ионный обмен, адсорбция, флотация, фильтрование, флокуляция, коагуляция и т.д.

Районные очистные используют те же способы очистки, что и общие. Сточные воды после производства отправляются туда, если не содержат примесей, мешающих работе системы. Необходимо выполнение следующих значений:

  • количество взвешенных частиц до 500 мг/л;
  • отсутствуют трубозасоряющие примеси;
  • нет веществ, вступающих в реакцию с материалом труб;
  • газы и горючие вещества, которые могут взрываться;
  • отсутствует большое содержание веществ, мешающих биологической очистке;
  • максимальная температура – 40 градусов;
  • нет залповых выбросов с высокой концентрацией примесей.

Используют следующие способы очистки:

  • биологические;
  • химические (озонирование, хлорирование);
  • физико-химические (сорбция, коагуляция, флотация);
  • механические (фильтрование, центрифугирование, отстаивание).

Чаще всего это первый этап очистки. Механическая очистка способна очищать бытовые воды до 65%, а производственные – до 95%. Главная ее задача – подготовить воду к последующим методам обработки. Она является дешевым способом и всегда оправдана при очистке сточных вод.

Фильтрованием, отстаиванием или процеживанием удаляются крупные частицы различного происхождения.

Первым устанавливают процеживание сточных вод через множество сит с различным размером ячеек. Отстаивание действенно для удаления веществ с плотностью отличной от воды: тяжелые – выпадают на дно, легкие – поднимаются вверх. Песколовки построены на выпадения осадка. Нефтеловушки для очистки сточных вод, жироловки и маслоуловители отделяют всплывшие частицы.

Фильтрование эффективно для очистки от мелких частиц. Сточные воды пропускают через фильтр с фильтрующей массой из различных тканей, зернистых и химических материалов. Фильтрующий материал собирает на своей активной поверхности всю взвесь.

Механического способа хватает только при условии, что отфильтрованная вода может повторно поступать на нужды предприятия или впускаться в водоемы. В других случаях метод механической очистки воды является только первой ступенью все очистительной системы.

В песколовках остаются примеси от 200 мкм. При их отсутствии весь песок будет задержан последующими способами очистки, что значительно усложняет их работу.

Песколовки работают на разности движений тяжелых частиц в воде. Они бывают горизонтальные, вертикальные, круговые, прямолинейные, с поступательно-вращательным движением. В названиях видов песколовок отражено направление движения вод. На выбор конструкции влияет объем подаваемой воды и количество примесей.

На практике наиболее действенными на нефтебазах являются горизонтальный тип, который очищают раз в два дня с использованием гидроэлеватора.

Самый незатейливый и доступный способ очистки от крупнодисперсных частиц. На них начинает воздействовать сила гравитации планеты. Частицы всплывают вверх или оседать на дно.

На предприятиях нефтепереработки, нефтебаз и при передаче используют резервуары из стали или железобетона. Они исполняют роль накопителя, отстойника или буфера. Буфер необходим при неравномерном потоке воды. В резервуаре нефтепродукты начинают подниматься на поверхность, удаляется до 95%. Часто предприятие имеет несколько буферных резервуаров, работающих по очереди. Отстаивают 6-24 часа.

Перфорированные трубы удаляют осадок со дна. Поверхность очищают от всплывших нефтепродуктов, а чистую воду выкачивают.

Удаление примесей происходит во время движения воды. Водные массы постоянно находятся в движении: по вертикале или горизонтали.

Нефтеловушки для очистки сточных вод представляют собой горизонтальные отстойники. Это резервуар прямоугольной формы, высота которого 1-4 метра, ширина – 2,5-6 метров, длина – до 50 метров. Выпавшие примеси на дне убирается скребками, а потом насосами.

Высотные параметры отстойника влияют на время ожидания всплытия частиц. В нефтеловушках для очистки сточных вод трудно ускорить период очистки. Одновременно толщина слоя сточной воды прямопропорциональна скорости процесса. Соответственно при тонком слое частицы всплывают быстрее. Достоинством является минимальный расход строительного материала. Недостатком — дополнительные резервуары для удаления легко отделимых нефтепродуктов: связано это с плохой плавучестью нефтяных пятен.

Центрифуги и гидроциклоны работают на принципе оседания взвешенных частиц под воздействием центробежной силы. Тяжелые частицы отбрасываются к периферии гарвитацией, инерцией и сопротивлением. Различают напорные и безнапорные гидроциклоны.

В напорных гидроциклонах вода меняет свое движение и стремится к центру потока. Существует разные размеры гидроциклонов. Чем меньше диаметр, тем удаляются более мелкие примеси.

В безнапорных гидроциклонах вода подается по касательной в низ. Вода подается через верх. Нефтепленка скапливается в центре потока, а потом образуется конус из нефтепродуктов – его легко удалить.

Различают 2 вида центрифуг: отстойные и фильтрующие. Суспензия вращается в перфорированном барабане, по периметру которого натянута сетка или ткань. Примеси задерживаются на стенках, которые легко чистить после слива воды.

Требования к качеству воды все время растет. Это заставляет многие предприятия применять фильтры для очистки сточных вод. Фильтрование используется после отстойников. Работа основана на прилипании нефтепродуктов к активной поверхности фильтрующей массы.

Фильтры могут иметь различные загрузочные материалы: ткань, сетка, мембрана и т.д. Ткани используются для грубой очистки, а мембраны для молекулярной.

Фильтрующая масса может быть тканевой, сетчатой или полимерной. Их конструкция состоит из барабанов диаметром 1,5-3 метра, которые вертятся, а фильтрующий элемент закреплен. Их монтируют горизонтально. Вода поступает в барабан и проходит через фильтр. Движение обеспечивается разностью уровней воды внутри и снаружи системы.

  • зернистые фильтры на основе адгезии;
  • волокнистые фильтры на основе сорбции;
  • зернистые и волокнистые для удаления эмульгированных представителей нефтепродуктов.

В первых двух типах фильтрующие массы вбирают в себя нефтепродукты. Со временем они перенасыщаются ими и нуждаются в регенерации.

В третьем методе пленка скапливается, но не впитывается в фильтрующую массу. Со временем она не выдерживает и выпадает в форме капель на поверхность воды. Капли нефтепродуктов быстро и легко собираются.

Это новый способ удаления нефтепродуктов с использованием пенополиуретана, обладающего высокими эластичными свойствами. Средний размер его ячеек около миллиметра, а их плотность от 25 до 60 килограмм на кубический метр. Фильтрующий материал имеет большую пористость, гидрофобность, устойчив к механическим и физическим воздействиям. Перечисленные характеристики важны при работе с нефтепродуктами.

Загрузка из пенополиуретана пропитывается нефтью, а во время восстановления отжимается и возвращается на прежнее место.

Существует ряд недостатков фильтрования от нефтепродуктов:

  • образуются стойкие эмульсии, которые сложно утилизировать;
  • вода должна пройти предварительные степени очистки;

Она состоит из трех видов систем:

Дисперсные частицы вырастают за счет различных реакций. Благодаря этим свойствам можно значительно ускорить оседание эмульгированных и тонкодисперсных примесей. Удаляемые частицы могут иметь размер до 100 микрометров. Коагуляционная очистка бывает естественной или с использованием коагулянтов. Из коагулянтов образуются металлические хлопья, быстро обседаемые на дно. Коллоидные частицы и коагулянты притягиваются за счет разных зарядов.

Образуются пузырьки с воздухом и скапливаются в форме пены, которую легко удалить.

Флотация распространена в очистке сточных вод.

Сначала образуется пузырек воздуха. Далее обеспечивают взаимодействие частицы и воздушного пузырька, а после они прилипают друг к другу и всплывают на поверхность. Контакты появляется благодаря однонаправленному движению водных и воздушных масс. Примеси разбросаны по всему объему водной массы, а совместное движение их с пузырьками способствует их сближению.

Следует строго следить за размером пузырьков: маленькие – не ухватят взвешенные частицы, а большие разъединят образовавшиеся пары и перемешивают воду при взрывании.

При сорбции твердые вещества (сорбенты) поглощают вещества из окружающей среды (сорбаты).

Один из наиболее действенных способов удаления органических соединений. Фильтрующий материал обязательно имеет повышенную пористость: уголь, зола, торф, некоторые виды глин и т.д.

Вид сорбента и схема очистки выбирается в зависимости от ряда факторов: метод очистки, место адсорбентов в общей схеме очистки, состав воды и т.д.

Химическая очистка базируется на окислительных реакциях: объединение вещества и кислорода. В процессе окисления изымаются электроны или ионы. Популярными являются хлорирование и озонирование.

В процессе хлорирования вода обезвреживается хлором и его соединениями. Удаляются органика и неорганические соединения.

Благодаря высоким свойствам окисляться при нормальной температуре происходит одновременное обезвреживание с обесцвечиванием, дезодорацией и обогащением кислородом.

Способность растворения озона растет с повышением рН и температуры. Озон чаще всего получают воздействием на воздух высоким зарядом.

Озонирование не влияет на солевой состав воды, отсутствуют загрязнения продуктами распада, а процесс можно полностью автоматизировать.

Предыдущие способы очистки не способны полностью удалить все органические примеси в сточной воде. Их дополняют биологическим методом.

Многие микроорганизмы питаются органикой из сточных вод. Биологическая очистка превращает органические соединения в безопасные продукты окисления. В очистных сооружениях развиваются простые микроорганизмы и бактерии.

Нужно разбираться в физиологии микроорганизма. Все они имеют свой обмен веществ: питательные вещества усваиваются, а продукты жизнедеятельности выделяются. Микроорганизмы живут за счет дыхания и питания.

Шунгитова порода способна обеспечить очистку сточных вод от нефтепродуктов для рыбхозяйственных водоемов. Хорошим эффектом обладает угольная сорбция. В ней используются активные виды угля, которые имеют высокую стоимость.

Одним из проблем очистки воды является замена синтетических фильтрующих наполнителей наиболее дешевыми материала природного происхождения. Шунгитова порода более чем на половину состоит из оксида кремния, четвертую ее часть составляет углерод, а остальное – оксид алюминия и другие примеси. Шунгитовой породой богата Карелия.

Эксперименты показывают эффективность использования породы в двойных фильтрах: удаление плавающих и растворенных нефтепродуктов. Шунгитова порода обладает алюмосиликатный каркас и высокий удельный весом. Поверхность ее обладает сорбционно-активным углеродным слоем. Даже при длительном периоде работы (более года) эффективность очистки значительно не снижается.

Сегодня до 7% всего объема нефти безвозвратно уходит в загрязнения. Для промывки оборудования и контейнеров из-по нефти обрабатываются паром или горячей водой до 90 градусов с использованием чистящих средств. Предприятия вынуждены собирать и утилизировать эту воду. Некоторые из них просто сливают ее в водоемы без очистки или городские канализации. Страдает окружающая природа и местное население. Проблема чистоты воздуха и воды на нашей планете уже стала обязательной темой многих ежегодных форумов во всем мире.

Источники:
Механическая очистка сточных вод: способы, особенности и схема
На сегодняшний день существуют химико-физическая, механическая и биологическая очистка сточных вод. Они отличаются по природе процессов, лежащих в их основе, а также технологически параметрам.
http://fb.ru/article/258516/mehanicheskaya-ochistka-stochnyih-vod-sposobyi-osobennosti-i-shema
Нефтепродукты в сточных водах
Сегодня до 7% всего объема нефти безвозвратно уходит в загрязнения. Оборудование и контейнеры из-по нефти обрабатываются паром или горячей водой.
http://vse-o-vode.ru/industry/ochistka/nefteprodukty-v-stochnyx-vodax/

COMMENTS