Lektsia_11

1.

Экологическая безопасность
Лекция-презентация №11
Доцент кафедры охраны труда и окружающей среды ЮЗГУ,
к.т.н., Иорданова Анастасия Владимировна

2.

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
Механическая очистка сточных вод
Решетки.
Применяют для улавливания из сточных вод крупных, нерастворенных,
плавающих загрязнений. Попадание таких отходов в последующие очистные
сооружения может привести к засорению труб и каналов, т.е. к нарушению
нормальной работы очистного оборудования. Решетки изготавливают из круглых и
прямоугольных металлических стержней с зазором между ними 16-19 мм.
Решетки разделяют на подвижные и неподвижные; с механической или ручной
очисткой; установленные вертикально или наклонно под углом к горизонту 60-700С
(как при самотечном, так и при напорном поступлении сточных вод).
Скорость сточной воды в зазоре между
стержнями решетки не должна превышать
значений 0,8-1 м/с. Решетки, требующие ручной
очистки,
устанавливают в случае, если
количество загрязнений не превышает 0,1 м3/сут.
При
большом
количестве
загрязнений
устанавливают
решетки
с
механическими
граблями. Уловленные на решетках загрязнения
измельчают в специальных дробилках и
возвращают в поток воды перед решетками.

3.

Осаждение примесей из сточных вод.
Работа многочисленных аппаратов, предназначенных для удаления твердых и
жидких примесей, основана на процессе отстаивания. К таким аппаратам
относятся песколовки, отстойники, нефтеловушки.
Песколовки. Предназначены для выделения из сточных вод тяжелых
минеральных примесей (главным образом песка) размером 0,2 - 0,26 мм.
Сооружают из сборных железобетонных элементов стандартных размеров.
Наибольшее
применение
нашли
песколовки
с
горизонтальным
прямолинейным или круговым движением воды, круглой формы с тангенциальным
подводом воды и аэрируемые.
Горизонтальные песколовки – удлиненные прямоугольные в плане сооружения
с прямолинейным движением воды. Для ориентировочных расчетов принимают
глубину песколовки 0,25-1 м, соотношение ширины и глубины 1:2. Средняя
скорость движения воды в расчетах принимается 0,3 м/с, продолжительность
пребывания воды в песколовке 30 с.
Объем приямков принимают равным не более двух суточных объемов
выпадающего песка. Угол наклона стенок приямка 600. Песок удаляют из приямков
один раз в смену насосом, шнеком или гидроэлеватором.
Горизонтальная песколовка: 1 –
водоподводящий лоток; 2 гидроэлеватор; 3 – водоотводящий
поток

4.

Песколовка с круговым движением воды:
1 – подача сточной воды; 2 – удаление
пульпы; 3 – отвод воды
Отстойники. Отстойник является основным сооружением механической очистки
сточных вод, используется для удаления оседающих или всплывающих
грубодисперсных
веществ.
Различают
первичные
отстойники,
которые
устанавливают перед сооружениями биологической очистки, и вторичные
отстойники – для выделения активного ила. В зависимости от направления
движения воды отстойники подразделяют на горизонтальные (рис), радиальные и
вертикальные.

5.

Горизонтальный отстойник: 1 – водоподводящий лоток; 2 – привод скребкового
механизма; 3 – скребковый механизм; 4 – водоотводящий поток; 5 – отвод осадка
В большинстве случаев эффективность очистки составляет 40-60% при
продолжительности отстаивания 1-1,5 ч.
Для повышения эффективности осаждения в сточную воду коагулянты,
способствующие увеличению скорости осаждения взвешенных частиц.
Горизонтальные отстойники при расходах сточных вод более 15000 м3/сут.
Глубина отстойников Н достигает 1,5-4 м, отношение длины к глубине 8-12.
Ширина отстойника зависит от способа удаления осадка и обычно находится в
пределах 6-9 м. Из приямка осадки удаляют насосами, гидроэлеваторами.
Днище отстойника имеет уклон к приямку не менее 0,005.

6.

7.

Нефтеловушка. Бывают
трех типов: горизонтальные, многоярусные и
радиальные. Горизонтальные ловушки представляет собой отстойник,
разделенный вертикальными стенками на секции. Сточная вода поступает в
каждую секцию. Всплывающая нефть скребковым механизмом передвигается к
щелевым поворотным трубам и отводится из нефтеловушек. Осадок твердых
частиц сгребается в приямок, из которого удаляется гидроэлеватором.
Продолжительность отстаивания должна быть не менее 2 ч, скорость
всплывания частиц – 0,4-0,6 мм/с. Толщина слоя всплывших нефтепродуктов 0,1
м.

8.

Фильтрация.
Фильтрационные установки применяют для очистки от тонкодиспергированных
веществ, масел, нефтепродуктов, смол и др.
Наибольшее распространение нашли сетчатые фильтры и
фильтры с
зернистой перегородкой. Зернистый фильтр представляет собой резервуар, в
нижней части которого имеется дренажное устройство для отвода воды. На
дренаж укладывают слой поддерживающего материала, а затем фильтрующий
материал. Водный поток может быть нисходящий и восходящий. Загрузка
фильтров может быть однослойной и многослойной. Многослойные фильтры
загружают однородным материалом с разной крупностью частиц либо
разнородными материалами.
Двухслойный фильтр: 1 – подача сточной воды; 2 –
карман; 3 – желоб; 4 – слой антрацита; 5 – слой
песка; 6 – гравиий; 7 – дренаж; 8 – отвод
фильтрата; 9 – подача промывной воды; 10 – отвод
промывной воды.
Многослойные
фильтры
(рис.)
работают более эффективно, при этом
грязеемкость в 2-3 раза выше.
В качестве фильтрующего материала
может использоваться гравий, песок,
антрацит полистирол, пенополиуретан.
Регенерация осуществляется промывкой в обратном направлении (песок
и т.д.) или механическим отжимом
(пенополиуретан).

9.

Центробежная очистка.
Очистка за счет использования центробежных сил осуществляется в
гидроциклонах и
центрифугах. Центрифугирование используется редко, что
связано с повышенной энергоемкостью.
Гидроциклоны.
Вращательное
движение
жидкости
гидроциклоне
обеспечивается тангенциальным подводом воды к цилиндрическому корпусу.
Низконапорные
(открытые)
циклоны
применяют для выделения из сточных вод
тяжелых примесей. Чаще всего их используют в
качестве
первой
ступени.
Основное
преимущество – большая производительность
при небольших потерях напора. Осадок из
низконапорного гидроциклона удаляют через
коническую часть, используя насосы и
гидроэлеваторы.
1 – отвод воды; 2 – полупогружная кольцевая
стенка; 3 – лоток; 4 – кольцевой водослив; 5 –
подача воды; 6 – отвод шлама

10.

Напорные гидроциклоны представляют собой аппараты, состоящие из
цилиндрической и конической частей. Очищенная вода удаляется через верхний
патрубок. Напорные гидроциклоны обладают повышенной эффективностью.
Напорный гидроциклон: 1 цилиндрическая часть; 2 – патрубок для
отвода воды; 3 - патрубок для впуска
сточной воды; 4 – коническая часть; 5 –
патрубок для отвода шлама

11.

Химическая и физико-химическая очистка сточных вод
Нейтрализация.
С помощью нейтрализации очищают сточные воды от минеральных кислот,
щелочи и солей металлов.
Нейтрализацию осуществляют: смешением кислых и щелочных сточных вод,
добавлением реагентов, абсорбцией кислых газов щелочными водами и
абсорбцией аммиака кислыми водами.
Теоретический расход реагентов определяется по специальным таблицам, на
практике его вводят в избытке (на 10%).
Одним из наиболее распространенных реагентов является известь, которая
применяется, например, в гальванике.
Для дозировки сухих порошкообразных реагентов используют дозаторы
различных типов. Для перемешивания реагента со сточной водой применяют
гидравлические и механические смесители.
Коагуляция.
Для интенсификации процессов осаждения применяют коагулянты. В качестве
коагулянтов используют соли алюминия, алюминийсодержащие отходы,
травильные растворы, шлаки, пасты и т.д. Доза коагулянта в зависимости от
содержания твердых примесей по специальным таблицам.
Приготовление и дозирование коагулянтов производят в виде растворов или
суспензий. Концентрированные растворы коагулянтов перемешивают с водой в
расходных баках лопастными мешалками или воздухом.
Для смешивания коагулянта со сточной водой применяют смесители:
дырчатые, перегородчатые, вертикальные и с лопастными мешалками.

12.

Например, перегородчатый смеситель представляет собой лоток с
перегородками, имеющим проемы. Расстояние между проемами равно двойной
ширине лотка. Скорость движения воды в лотке 0,6 м/с, а в проемах 1 м/с. Время
пребывания в смесителе 3-5 мин
1 – подача воды; 2 – подвод воды; 3 – перегородка

13.

Очистка сточных вод окислителями.
Метод окисления применяют для обезвреживания сточных вод, содержащие
токсичные примеси, а также для извлечения из сточных вод веществ, которые
нельзя или нецелесообразно извлекать другими способами. На практике
используют окислители: хлор, гипохлориты натрия и кальция, хлорную известь,
озон, перекись водороды и др.
Хлорирование применяют для удаления из сточных вод фенолов, цианидов,
сероводорода, а также для борьбы с биологическими обрастаниями сооружений.
Хлор поступает как правило в жидком виде. При этом, так как хлор растворяется
в воде только в газообразном состоянии, то первоначально жидким хлор
испаряют. Затем хлор содержащий реагент смешивают со сточной водой и смесь
направляют в контактный резервуар.
Озонирование применяется для очистки сточных вод от фенолов,
нефтепродуктов, сероводорода, ПАВ, красителей, пестицидов и т.д. Озон
получают в генераторах из кислорода воздуха под действием электрического
разряда. Озонаторные установки для очистки сточных вод состоят: из аппаратов
для очистки и осушки воздуха, озонаторов, камер контакта озона с
обрабатываемой водой, оборудования для утилизации остаточного озона. Как
правило, озон вводят в обрабатываемую воду барботированием. Обработка
сточной воды состоит из двух процессов: растворения озона в воде и
химического взаимодействия с окисляемыми веществами. Таким образом,
озонирование представляет собой процесс абсорбции, сопровождаемый
необходимой химической реакцией в жидкой фазе.

14.

Флотация.
Флотационные установки используют для удаления из сточной воды масел,
нефтепродуктов, жиров, смол, ПАВ и других органических веществ. Процесс
флотации заключается в молекулярном слипании частиц примесей и пузырьков
воздуха, диспергированных в воде, и всплывании комплексов пузырек – частица
на поверхность воды, при этом происходит концентрирование частиц в
образовавшемся пенном слое, затем пена удаляется с поверхности воды.
В зависимости от метода насыщения воды пузырьками воздуха различают
следующие способы флотационные очистки сточных вод:
- флотация с выделением воздуха из раствора (напорная);
- флотация с механическим диспергированием воздуха (пневматическая);
- барботажная;
- электрофлотационная.
Наибольшее распространение нашла напорная флотация. Установка для
напорной флотации включает приемная емкость для сбора сточной воды, насос,
сатуратор для насыщения воды воздухом, флотационную камеру и
оборудование для сбора и удаления пены с загрязнителями. В сатураторе
происходит растворение воздуха при давлении 0,3-0,5 МПа; во флотационной
камере, работающей
при атмосферной давлении, происходит выделение
растворенного воздуха и осуществляется процесс флотации. При этом
выделение газа из воды происходит непосредственно на частице.
Эффективность очистки флотации составляет 85 – 95 %.

15.

Адсорбция.
Адсорбция
применяется
для
глубокой
очистки
вод
замкнутого
водопотребления и доочистки сточных вод от органических веществ, в том
числе и от биологически жестких.
Для сорбции из растворов необходима развитая переходная пористость и
сравнительно крупные микропоры, что характерно для высокоактивных углей.
Применяют порошкообразные и гранулированные активные угли.

16.

Наиболее часто в практике очистки сточных вод используют адсорберы с
неподвижным и плотно движущимся слоем поглотителя, аппараты с
псевдоожиженным слоем адсорбента, а также аппараты в которых обеспечивается
интенсивное перемешивание обрабатываемой воды с порошкообразным или
пылевидным сорбентом. На рис. представлена схема адсорбера с неподвижным
слоем адсорбента
1 – верхнее распределительное устройство для обрабатываемой воды и регенерирующего
раствора; 2 – люки; 3 – нижнее дренажное устройство; 4 – отвод обработанной воды; 5 –
спуск первого фильтрата; 6 – подвод промывной взрыхляющей сорбент воды; 7 – спуск
промывной воды; 8 – подвод воды на обработку; 9 – подвод регенерирующего раствора; 10 –
слой сорбента.

17.

Биологическая очистка очистка сточных вод
Биологическая очистка сточных вод – это процесс перевода коллоидных и
растворенных органических веществ в минеральные соединения за счет
жизнедеятельности микроорганизмов. Продуктами биохимического окисления
являются: углекислота, вода, инертная масса, экзотермическая энергия и новые
клетки (активный ил).
Процесс биологической очистки проходит в две фазы: в первой фазе –
адсорбция поверхностью бактериальных клеток органических веществ,
находящихся в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях с
образованием активного ила или биопленки; во второй фазе – окисление
растворенных и адсорбированных органических веществ, заключающееся в
усвоении пищи микробами в ферментативных процессах живой клетки.
Скорость процесса очистки жидкости от загрязняющих ее органических веществ
и возможности ее регулирования зависят от:
- массы и поверхности участвующих в процессах очистки микробных сообществ,
сформировавшихся в виде активного ила;
- времени контакта их со стоками, а также пребывания сточных вод в сооружении;
- наличия кислорода;
- наличия питательной среды (органики и биогенов);
- содержания в воде некоторых примесей, ускоряющих или замедляющих
процессы очистки.
Биологическая очистка сточных вод является одним из самых распространенных
способов обезвреживания бытовых и производственных вод при подготовке их к
спуску в водоемы.

18. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!