Системы очистки сточных вод от основных видов загрязнений. Контроль и показатели качества воды.

Очистка СВ. Все методы очистки делятся на рекуперационные и деструктивные.

Рекуперационные – предусматривают извлечение из СВ загрязняющих веществ.

Деструктивные – предусматривают разрушения ЗВ в СВ, путем окисления, восстановления, выделения газов и т.д.

Методы:

• механическая очистка – применяутся для удаления нерастворимых грубодисперсных примесей, масел, жиров, нефтепродуктов (процеживание, отстаивание, фильтрование, центробежные методы очистки);

• физико-химическая очистка – в зависимости от применяемого способа используется для удаления из воды тонкодисперсных частиц (0,5-100мкм), а также для обессоливания воды (флотация, коагуляция и флокуляция, ионный обмен, адсорбция, анодное окисление и катодное восстановление, электродиализ, электрофлотация и электрокоагуляция, обратный осмос и ультрафильтрация);

• химические и реагентные методы (нейтрализация, окисление, восстановление);

• биохимические методы – основаны на способности некоторых микроорганизмов использовать ЗВ СВ для своего питания (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды, аэротенки, биофильтры);

• термические методы – применяются для уничтожения особо опасных примесей и для очистки сильно минерализованных СВ (огневой метод, жидкофазное окисление (t до 300°C, Р до 300атм.), испарительные установки (опреснители));

•захоронения высокотоксичных или высокоминерализованных СВ (закачка в глубокие скважины, применение прудов-накопителей, могильники радиоактивных отходов – спец. контейнеры-хранилища).

Основные показатели качества воды:

1. Физические (температура воды, прозрачность и мутность, цветность воды, привкусы и запахи (естественное или искусственное происхождение));

2. Химические

- ионный состав (наличие хлоридов, сульфидов);

- солесодержание по сухому остатку (ультрапресные (до 100мг/л), пресные (100-1000мг/л), слабосоленые (1000-3000мг/л), соленые (3000-10000мг/л),сильносоленые (10000-50000мг/л), рассолы (50000-300000мг/л), ультрарассолы (>300000мг/л));

-жесткость –обусловленна наличием солей Са и Mg;

- щелочность – общее содержание гидрооксидых ионов;

- окисляемость – количество кислорода (мг/л) эквивалентное расходу окислителя, необходимого для окисления примесей в данном объекте;

- рН;

- свободная углекислота.

3. Санитарно-бактериологические

- коли-индекс – количество кишечных палочек в единице V воды;

- коли-титр - это минимальный объем воды приходящийся на одну кишечную палочку;

- бактерии и вирусы.

Требования к качеству:

1. Хозяйственно-питьевая вода должна соответствовать ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования и методы контроля качества», СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения».

Состав и свойства воды поверхностных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения регламентируется СанПиН 2.1.5.980-00 «Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод». Он устанавливает требования: к качеству водных объектов для 2х категорий водопользования – хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования; к условиям отведения СВ в вод.объекты; к размещению, проектированию, строительству и эксплуатации объектов, способных оказать влияние на состояние поверхностных вод.

Содержание химических веществ в поверхностных водных объектах должны соответствовать требованиям ГН 2.1.5.689-98 «ПДК химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

2. Охлажденная вода не должна давать отложений в трубах и аппаратах, содержать большое количество ионов железа, химических веществ, не должны вызывать коррозию и т.д.

3. Энергетическая вода не должна вызывать коррозию, вспениваться, не д.образовывать накипи, всегда контр-ся газы в воде

4. качество технологической воды нормируется условиями ее применения

5. основным требованием к поливочной воде является недопущение засоления почв после испарения воды

6. вода для нужд рыбного хозяйства должна отвечать строгим требованиям. Требования регламентируются «Перечень ПДК и ОБУВ (ориентировочно безопасные уровни воздействия) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов» (правила охраны поверхностных вод 1993 года).

 

17. Методы и основные технические показатели аппаратов механической очистки воды. Механическая очистка применяется для подготовки воды к использованию в производственном водоснабжении или при необходимости подготовки к другим методам очистки. Выбор метода зависит от размеров удаляемых частиц, их концентрации, физико-химических свойств, расхода СВ и необходимой степени очистки.

Под размером частиц понимают эквивалентный диаметр частиц: .

Происходит очистка от взвешенных частиц на 60-80%, снижение органических загрязнений на 20-25% (биохимическая потребность в кислороде БПКполн.). Более высокий эффект мех.очистки достигается интенсификацией – преаэрацией, биокоагуляцией (укрупнение частиц), осветлением во взвешенном слое (осветлителя) или в тонком слое (тонкослойные отстойники).

Метод мех.очистки выбирается с учетом кинетики процесса, т.е. размер взвешенных частиц в воде может колебаться.

Закон Стокса:

R – сила сопротивления среды

d – диаметр частиц

- к-т динамической вязкости

- скорость осаждения частицы – гидравлическая крупность (Uo), мм/с

Основные способы механической очистки:

1. Процеживание- процесс пропускания сточных вод через решетки (прозоры <16мм) или сита. Металлические решетки устанавливаются под углом 60-70 градусов. Решетки улавливают примеси с размерами частиц не менее 1,5-2,0 мм. Эффективность работы не более 70%. Расчетом осуществляется подбор решетки и определяются потери напора в ней.

2. Отстаивание - осаждение грубодисперсных примесей под действием сил тяжести. Для этого используют песколовки, отстойники и осветители. Песколовки удаляют минеральные частицы и песок размерами 0.15-0.25мм и имеют степень очистки 95%. Скорость движения воды в нем д.б. 0,15-0,3 м/с. Нормируют Н,L,В. Длина рабочей части песколовки Отстойники позволяют улавливать частицы менее 0.2 мм и имеют степень очистки менее 95%. Нормируются Н,В,L,Q,υ.

3. Фильтрование - способ удаления нерастворимых тонкодисперсных частиц при помощи фильтров. Основные виды аппаратов: сетчатые и зернистые фильтры. Процесс фильтрования состоит из 3 стадий: перенос частиц на поверхность вещества, прикрепление частиц к поверхности, отрыв от поверхности. Применяются скоростные, напорные фильтры. Рассчитывается удельная гидравлическая нагрузка, общая площадь фильтра.

4. Флотация - процесс, применяемый для удаления из сточных вод нерастворимых, трудноотстаиваемых примесей. Процесс флотации заключается в следующем: через СВ пропускается воздух и частицы примеси прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются на поверхность воды. На поверхности пузырьки образуют пенный слой с концентрацией примесей более чем в СВ. Затем слой пены убирается. Степень очистки до 98%.

5. Центробежное фильтрование. Аппараты: гидроциклоны и центрифуги. Гидроциклоны - принцип действия как у обычных циклонов, но подается не газ, а вода, удаляется шлам. Они имеют невысокую стоимость, легки в обслуживании, обладают большой производительностью, но происходит истирание корпуса твердыми частицами, имеют не высокую стоимость очистки.

Рассмотрим действие центрифуг: сточные воды помещаются в специальный барабан, обтянутый фильтровальной тканью или сеткой. Барабан вращается с высокой скоростью и под действием сил инерции вода проходит сквозь фильтровальную ткань и оставляет там примеси. Этот способ используют тогда, когда необходимо получить продукт с наименьшей влажностью и когда требуется промывка осадка. Обладает низкой степенью очистки.

 

Процеживание и отстаивание.

Процеживание - это процесс пропускания сточных вод через решётки и сита перед более тонкой очисткой

- решётки улавливают примеси не менее 10-20 мм, решётки периодически очищают;

- эффективность работы не более 70%

- процеживание используется только для предварительной очистки СВ

- в некоторых областях используют сита с размером ячеек до 1 мм, которые позволяют удалять вещества 0,5-1 мм.

С помощью расчёта осуществляется подбор решётки, и определяются потери напора в ней.

Отстаивание - это осаждение грубодисперсных примесей под действием силы тяжести.

Используются:

1) песколовки, применяются для удаления минеральных частиц и песка (0,15-0,25 мм). Песколовка - это резервуар с тропецеидальным или треугольным основанием (<0,3м/с, эффективность не более 95%).

Бывают: - вертикальные (движение снизу вверх); - горизонтальные; -аэрируемые.

Н = 0,25 – 2 м

v = 0,15 -0,3 м/с

l = 12-15 м

В = 3 – 4,5 м

Длина рабочей части:

L = (1000*k_s*H_s*υ_s)/ u_s, где:

H_s -расчётная глубина песколовки, k_s – к-т, принимаемый в зависимости от типа песколовки, υ_s – скорость движения воды в песколовке, u_s – гмдравлическая крупность (14 – 24 мм/с)

 

2) отстойники.

По конструктивному исполнению: горизонтальные, вертикальные, радиальные, трубчатые и с наклонными пластинами. По назначению: первичные, - вторичные.

Горизонтальные – прямоугольные резервуары, имеющие 2 и более одновременно работающих отделения.

1 – входной латок;

2 – выходной лоток;

3 – камера отстаивания;

4 –лоток для удаления всплывших примесей.

Q – более 15 000 м³/ сут

Н =1,5 – 4 м, L = 8 -27м, В = 3-6 м, v =0,01 м/с.

η= 60%.

Вертикальные – круглые в плане резервуары, диаметром 4, 6, 9м с коническим днищем. Сточную воду подводят по центру к трубе, и после поступления внутрь она движется снизу вверх.

1- центральная труба;

2- жёлоб для отверстия;

3- цилиндрическая часть;

4- коническая часть.

Q – менее 20000 м³/ сут;

Диаметр – 4, 6, 9; высота- 4 -5 м, скорость – 0,5 – 0,6 м/с.

 

Радиальные – круглые в плане резервуары, вода поступает через центр трубы и движется от центра к периферии.

1- желоб;

2- распределительное устройство;

3- скребковый механизм;

Q – более 20000 м³/ сут;

Высота – 1,5–5 м, диаметр – 16 – 60 м.

Расчёт отстойника производиться по кинетике выпадения взвешенных веществ с учётом необходимого эффекта осветления. Расчётом определяется гидравлическая крупность, по которой рассчитываются параметры отстойника.

 

Увеличить эффективность осаждения можно:

- увеличив размеры частиц коагуляцией; - уменьшая вязкость воды (например, нагреванием); - увеличив площадь отстаивания.

 

3) нефтеловушка

1- корпус;

2- слой нефти;

3- труба для сбора нефти (жира);

4- перегородка для удержания всплывших нефтепродуктов;

5- приямок для осадков

Степень очистки менее 70%. Для увеличения эффективности снизу подают воздух. Рассчитываются как отстойники с учётом гидравлической крупности всплывающих частиц.

 

- осветлители, применяются для очистки природных вод и для предварительного осветления СВ. в осветлителях создается взвешенный слой осадка через который фильтруются СВ.

Процесс отстаивания используется и для очистки частиц, имеющих плотность меньше, чем плотность воды, такие частицы всплывают и убираются с поверхности отстойника (жироловушки и нефтеловушки). Эффективность для нефти 96-98% для жира не более 70%..