Методы механической очистки сточных вод

Механическая очистка сточных вод применяется, как правило, для извлечения из воды различных нерастворимых веществ.
В состав сооружений механической очистки входят [1]:
- решетки;
- песколовки;
- отстойники;
- осветлители со взвешенным слоем осадка;
- фильтры;
- центрифуги;
- гидроциклоны.
Важной задачей при поступлении сточных вод на очистку является гашение их напора и регулирование колебаний расходов, что достигается в приемной камере, представляющей собой железобетонный резервуар (рис.1).
Рисунок 1 - Приёмная камера
Как правило, метод механической очистки сточных вод является предварительным этапом, обеспечивающим извлечение наиболее крупных нерастворимых загрязнений перед подачей стоков на сооружения более глубокой их очистки. Реже механическая очистка может применяться в качестве конечной стадии – стадии доочистки.
При выборе метода очистки стоков от взвешенных веществ первостепенной задачей является анализ их размеров, определяющий кинетику процесса их осаждения. При преобладании достаточно крупных частиц, размером более 30 мкм, рекомендуется применять очистку отстаиванием или же фильтрованием. Удаление из стоков более мелких частиц достигается за счет более высокоэффективных методов, например, основанных на действии центробежной силы. Эффективное выделение мелкодисперсных (коллоидных) частиц достигается благодаря введению дополнительных реагентов (коагулянтов), направленных на их укрупнение и, соответственно, более эффективное осаждение [2].
Первостепенной задачей очистки сточных вод является выделение из них таких загрязнений, которые способны забивать трубопроводы и оборудование. Это достигается за счет применения решеток или сит, представляющих собой раму с наклонными или вертикально установленными параллельными металлическими стержнями или же перфорированный барабан. При этом очистка решеток и сит может выполняться как вручную, так и автоматически.
Рисунок 2 - Решетки
Очищенные от крупных загрязнителей сточные воды подают на следующую ступень в песколовки.
Удаление из сточных вод взвешенных веществ минерального происхождения (например, песка) крупностью более 0,25 мкм осуществляется при помощи песколовок, принцип действия которых основан на осаждении загрязнений под влиянием силы притяжения. Для эффективного осаждения песка скорость сточных вод в песколовках должна поддерживаться на уровне 0,15-0,3 м/с.
Промышленность разработаны следующие виды песколовок: горизонтальные (с прямолинейным и круговым движением воды), тангенциальные и аэрируемые.
Выбор того или иного типа песколовки, как правило, определяется объемами поступающих на очистку стоков, а также необходимой эффективностью очистки. Не менее важными являются требования к компоновке[2].
Горизонтальные песколовки представляют собой сооружения с прямоугольным поперечным сечением удлиненные в плане (рис.4). В состав горизонтальных песколовок входит входной и выходной каналы, бункер для осадка, которые устанавливается в начале песколовки, механизм для перемещения осадка к бункеру, а также гидроэлеватор для его удаления [3].
Рисунок 4- Горизонтальная песколовка
Эффективное выделение песка в песколовке напрямую зависит от продолжительности пребывания в ней сточных вод, что в свою очередь зависит от ее глубины. Рекомендуемое время пребывания сточных, согласно регламенты, должно составлять не менее 30 с [3].
Горизонтальные песколовки с круговым движением воды, изображенные на рисунке 5, представляют собой круглые резервуары конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды

. Принцип их работ подобен ранее описанным горизонтальным песколовкам. Основное отличие заключается в принципе движения воды, происходящем пол кольцевому лотку, а не прямолинейно.
Рисунок 5 - Горизонтальная песколовка с круговым движением воды
Тангенциальные песколовки (рис.6) имеют круглую в плане форму. Подвод воды в них осуществляется по касательной, что способствует образованию вращательного движения потоков [1].Рисунок 6 – Тангенциальная песколовка
Движение воды на периферии таких песколовок осуществляется сверху вниз, а в центре – снизу вверх. Преимуществом таких песколовок является то, что в них помимо сил тяжести на частицы песка также действует и центробежная сила, обеспечивающая более эффективное их удаление из сточной воды, в результате чего содержание песка в осадке тангенциальных песколовок выше, чем в горизонтальных и составляет 70-75%.
Изображенная на рисунке 7 аэрируемая песколовка, представляет собой сооружение, имеющее в плане и в сечении прямоугольную форму. Отличительной особенностью аэрируемых песколовок является наличие аэратора, прокладываемого вдоль одной из стен песколовок. Аэрация жидкости способствует ее вращательному движению, что в свою очередь способствует интенсификации выпадения песка.
Рисунок 7 - Аэрируемая песколовка
Выпавший осадок, сгребается к приямку, устроенному в начале песколовки, откуда удаляется гидроэлеватором. Время пребывания воды в аэрированных песколовках составляет 2-3 мин. (120-180 с).
Как правило, аэрируемые и горизонтальные песколовки рационально применять при расходах сточных вол более 10000 м3/сут. Песколовки к круговым движением воды используются при расходах стоков до 70000 м3/сут. Тангенциальные песколовки широко используются при очистке сточных вод с малым расходом (от 10 м3/сут).
Как правило, подвергшиеся очистке на песколовках сточные воды поступают на следующий этап очистки – отстаивание. Данный процесс осуществляется при помощи отстойников, которые исходя из назначения разделяются на первичные и вторичные.
Первичные отстойники используются для выделения из сточных вод взвешенных веществ. Назначением вторичных отстойников является выделение из воды, подвергшейся биологической очистке, вынесенной биопленки или активного ила.
Исходя из конструктивных признаков выделяют горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники.
Движение воды в горизонтальных отстойниках осуществляется вдоль него горизонтально, в вертикальных - снизу вверх, а радиальных отстойниках - от центра к периферии.
Как правило, горизонтальные отстойники представляют собой состоящий из нескольких отделений прямоугольный в плане резервуар (рис. 8). Поступающая в переднюю часть вода проходит вдоль всего сооружения и в результате низкой скорости (10 мм/с) очищается от взвешенных в ней веществ и других крупных минеральных загрязнений в результате воздействия на них сил тяжести.
Рисунок 8 - Горизонтальный отстойник
В передней части горизонтальных отстойников сооружается приямок для осадка, в который последний сползает вследствие наличия уклона.
Сооружения данного типа применяются на станциях очистки с производительностью 15-100 тыс. м3/сут. Их преимуществом является простота конструкции, надежность работы, а также малая глубина. К недостаткам следует отнести относительно низкую эффективность очитки – порядка 50-60%.
При очистке сточных вод на станциях небольшой производительности (2-20 тыс. м3/сут.) чаще всего применяют вертикальные отстойники, представляющие собой резервуары круглого или квадратного сечения с конусным или пирамидальным днищем соответственно [1]