ИТС 8-2015 Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях

     2.3.1 Безреагентные методы физико-механической обработки

2.3.1.1 Процеживание

Для улавливания крупных загрязнений и мусора предприятия применяют процеживание, представляющее собой процесс фильтрования воды через сетки и решётки. На большинстве предприятий используют решётки с механизированным и ручным удалением задержанных загрязнений. На рассмотренных предприятиях зазор между прутьями решёток варьируется от 2 мм до 16 мм. На ряде предприятий использование решёток с меньшим зазором позволяет оптимизировать дальнейшую очистку сточных вод за счёт размещения решёток с малым зазором (2-4 мм) после решёток с большим зазором, что предотвращает переполнение подводящего лотка.

Наряду с традиционными решётками на ряде предприятий используют решетки-дробилки (комминуторы), в которых одновременно с удалением загрязняющих веществ производится их измельчение.

На нескольких предприятиях для улавливания волокнистых загрязнений из сточных вод используют барабанные сетки. На одном из предприятий для улавливания волокнистых загрязняющих веществ перед основными решётками установили решётку с прутьями из круглых стержней, вокруг которых наматываются волокна и нитки, образуя клубки. При этом стержневая решётка периодически поднимается вверх, стержни проходят через отверстия для снятия клубков; клубки попадают в поток сточных вод, направляемый на рабочую решётку, где и задерживаются.

2.3.1.2 Отстаивание

Для выделения взвешенных загрязнений на большинстве предприятий применяют отстаивание - процесс выделения в отстойниках взвешенных загрязнений под действием гравитационных сил за счёт разности плотностей загрязнений и воды; на ряде предприятий при малых объёмах образования сточных вод отстойники могут выполнять функции усреднителей.

На предприятиях используют горизонтальные, радиальные и вертикальные отстойники, отличающиеся направлением потока очищаемой воды. Горизонтальные и радиальные отстойники применяют при больших расходах воды. При этом горизонтальные отстойники при равной пропускной способности характеризуются меньшей эффективностью очистки в сравнении с радиальными за счёт меньшей длины водосливной кромки; их используют в тех случаях, когда их компактность является неоспоримым преимуществом. Вертикальные отстойники, ограниченные величиной расхода до 1000 м/ч, чаще всего применяют при выделении аморфных гидроксидных осадков, не поддающихся транспортированию скребками. При необходимости выделения мелкодисперсных загрязнений перед отстаиванием применяют коагулирование и флокулирование. В этом случае конструкция отстойника иногда включает камеру хлопьеобразования.

Для удаления песка и крупнодисперсных загрязнений используют песколовки.

На ряде предприятий используют большое количество конструктивных разновидностей тонкослойных отстойников, особенностью которых является деление объёма отстаивания параллельными пластинами на отдельные ярусы, в которых процесс выделения загрязнений вследствие малой высоты отстаивания протекает значительно быстрее. На ряде предприятий тонкослойными модулями-блоками оборудуют существующие отстойные сооружения, что повышает эффективность очистки и увеличивает её производительность.

Отстойники рассчитывают на выделение частиц загрязнений определённой гидравлической крупности, являющейся, по существу, скоростью (мм/с) осаждения частиц, выделение которых обеспечивает требуемый эффект очистки.

2.3.1.3 Гидроциклонирование

Для выделения взвешенных загрязнений отдельные предприятия применяют гидроциклонирование, представляющее собой процесс выделения взвешенных загрязнений во вращающемся потоке, образованном тангенциальным впуском исходной воды, в цилиндрический корпус аппарата. На предприятиях используют открытые безнапорные и напорные гидроциклоны.

В безнапорных гидроциклонах процесс выделения загрязнений происходит под действием гравитационных сил; центробежные силы малы и на процесс практически не влияют. Однако вращательное движение потока способствует агломерации взвесей, что ускоряет процесс их выделения. При очистке воды с расходом до 50-150 м/ч несколько предприятий применяют открытые гидроциклоны с внутренним цилиндром, при больших расходах воды - многоярусные гидроциклоны, в конструкции которых одновременно применяется принцип тонкослойного отстаивания. Открытые и многоярусные гидроциклоны на отдельных предприятиях применяют для выделения скоагулированных и сфлокулированных загрязнений.

В напорных гидроциклонах процесс выделения взвесей протекает под действием центробежных сил; при этом в аппаратах малых диаметров эти силы могут превосходить гравитационные в сотни и тысячи раз. Однако при уменьшении диаметра сокращается производительность одного аппарата, поэтому на ряде предприятий для обеспечения обработки большого количества воды гидроциклоны малых размеров (диаметром 40-100 мм) объединяют в блоки с целью повышения компактности установки. При значительных уменьшениях диаметра аппарата может наблюдаться снижение эффективности выделения механических загрязнений вследствие сокращения продолжительности пребывания воды в его объёме.

Несколько предприятий применяют напорные гидроциклоны при локальной очистке сточных вод для снижения потерь применяемого сырья и производимого продукта. Кроме того, на отдельных предприятиях напорные гидроциклоны используют для сгущения осадков перед их обезвоживанием, а также для предупреждения абразивного износа применяемых при этом шнековых центрифуг.

2.3.1.4 Центрифугирование

Для выделения взвешенных загрязнений на ряде предприятий применяют центрифугирование, представляющее собой процесс выделения загрязнений в поле центробежных сил, возникающих в центрифуге при вращении ротора. Центробежные силы могут превышать гравитационные в 100-3000 раз и более. Отдельные предприятия используют центрифуги для очистки сточных вод при ориентировочных расходах 1-200 м/ч.

На ряде предприятий центрифуги успешно используют в схемах локальной очистки для удаления взвешенных мелкодисперсных загрязнений (U<0,2 мм/с). Наибольшее распространение имеют шнековые центрифуги, несколько реже предприятия используют маятниковые центрифуги. При использовании шнековых центрифуг для предупреждения абразивного износа шнека на ряде предприятий водную суспензию пропускают через напорные гидроциклоны для выделения крупнодисперсных минеральных взвесей. Центрифугирование применяют на предприятиях главным образом для обработки осадка, выделенного на очистных сооружениях.

2.3.1.5 Флотационные методы очистки воды

Для очистки сточных вод от жидких (масел, нефтепродуктов и проч.) и иных загрязнений многие предприятия применяют флотационные методы, основанные на выделении из жидкости веществ с помощью диспергированного воздуха. Кинетику процесса флотации определяют физико-химические характеристики твёрдых или жидких частиц, в том числе смачиваемость поверхности загрязняющих веществ, способность адсорбироваться на поверхности пузырьков воздуха (газа), возможность образовывать с реагентами устойчивые гидрофобные соединения, а также поверхностное натяжение жидкой фазы (воды). Эффективность флотации определяется не только свойствами извлекаемых частиц, твёрдых и жидких загрязнений (масла, нефтепродукты, жиры, СПАВ и проч.), применяемых реагентов, но и гидравлической характеристикой аппаратов (флотокамер).

На большинстве предприятий при очистке сточных вод применяют напорную, импеллерную флотацию и электрофлотацию, использование которых зависит от объёма поступающих сточных вод, исходного качества загрязнений, а также необходимой степени очистки.

Образующийся в процессе флотационной очистки воды поверхностный продукт (флотопена), содержащий выделенные загрязнения и часто полезные компоненты, например нефтепродукты, жиры и т.д., несколько предприятий направляют на утилизацию. Выделившийся во флотаторе донный осадок несколько предприятий также направляют на обработку.

Для интенсификации и повышения эффективности очистки воды процесс флотации на ряде предприятий используют в сочетании с реагентами (коагуляция, флокуляция), поскольку при этом обеспечивается высокий эффект очистки и сокращаются потери воды с отводимыми выделенными загрязнениями (в виде пены) в сравнении с процессом отстаивания.

2.3.1.6 Фильтрование

Для глубокой очистки воды от загрязнений большинство предприятий используют фильтрование, представляющее собой процесс улавливания загрязнений в пористой среде, которая может быть образована зернистыми минеральными, искусственными полимерными и волокнистыми материалами. Процесс очистки происходит за счёт адгезии загрязнений к поверхности загрузки, а также вследствие их механического улавливания в её порах.

В качестве зернистых загрузок несколько предприятий используют песок, керамзит, цеолит, гравий, горелые породы, антрацит и проч.; многие предприятия используют искусственные загрузки (полистирол, пенополиуретан, волокнистые отходы синтетических волокон).

На ряде предприятий, очистные сооружения которых оборудованы в последнее десятилетие, предусмотрена регенерация искусственных материалов, использованных в качестве загрузок. От эффективной регенерации фильтровальных загрузок зависит эффективность и продолжительность использования загрузки. На нескольких предприятиях зернистые фильтры дооснащали узлом интенсивной регенерации.

На рассмотренных предприятиях фильтры работают при подаче на них сточных вод как под давлением, так и без него. В первом случае они имеют герметичный корпус. Особую роль в конструкции фильтра играет дренажная система, через которую отводится очищенная в фильтре вода.