Пречистване на водите

[Mozo]

Пречистване на промишлени отпадъчни води



В промишлените предприятия се образуват и отделят три вида отпадъчни води: производствени, битови и атмосферни.
Производствените отпадъчни води, получени в резултат на използуване на водата непосредствено в технологичните операции, са силно замърсени главно с отпадъци от производството и полупродуктите, използувани в производствения процес. Те имат изключително разнообразен състав: едни от тях са замърсени главно с минерални вещества, други - изключително само с органични, а трети – с органични и минерални вещества. Замърсяващите вещества се намират в суспендирано, колоидно и разтворено състояние. Производствените отпадъчни води от много отрасли на промишлеността съдържат специфични токсични вещества. Особено голям е броят им от цеховете за металопокритие (съдържащи циан, Cu, Zn, Ni, Cd и др.), флотационните фабрики (за цветни метали), предприятията на химическата промишленост и др. Отпадъчните води от предприятията за преработка на уранова руда, производството и използуването на радиоактивни материали са замърсени повече или по-малко с радиоактивни вещества. Някои от промишлените отпадъчни води, например от кожарски заводи, кланици и др., могат да бъдат замърсени и бактериологично.
Битовите отпадъчни води постъпват от административно – битовите сгради и санитарните възли на производствените сгради на предприятията. Те съдържат същите замърсяващи вещества, както градските битови отпадъчни води.
Дъждовните води постъпват от територията на предприятието, замърсеността на която определя състава на отпадъчните води. В някои случаи част от атмосферните води получават специфично замърсяване, като например водите от площадките на технологичните инсталации на нефтопреработвателните заводи се замърсяват с нефт и се нуждаят от самостоятелно третиране.
За да може производствените отпадъчни води да се пречистват най-ефективно и икономично, в много случаи е необходимо в едно и също предприятие да се изградят няколко канализационни системи за отвеждане на различните видове отпадъчни води. Изборът на схемата на канализацията се извършва въз основа на технико – икономически изследвания и отчитане на конкретните условия: количеството и състава на различните отпадъчни води, изискваната степен на пречистване, възможността за съвместното им пречистване и др.
Атмосферните отпадъчни води от незамърсената територия на завода се отвеждат със самостоятелна мрежа или съвместно с условно чистите води и се събират във водоприемника без пречистване.Атмосферните води от технологичните инсталации,резервоарни паркове и др. могат да замърсят с различни продукти. Обикновено те се отвеждат в обща мрежа със замърсените производствени води и изпращат във водоприемника след съответно пречистване.

Механично пречистване на отпадъчните води

При механичното пречистване се отстраняват съдържащите се в отпадъчните води замърсители, които се намират в неразтворено състояние. За целта се прилага прецеждане, утаяване и филтриране на отпадъчните води, както и използуване на центробежни сили (хидроциклони).
Прецеждане

Този метод се използува за задържане на грубо диспергираните и влачените материали, които се съдържат в отпадъчните води, посредством различни видове решетки и сита.
Решетките имат предназначението да задържат най-грубите плаващи и влачени материали. Обикновено решетки се предвиждат към всички пречиствателни станции с цел да предпазят следващите съоръжения от случайно попаднали в отпадъчните води парцали, хартия, трески, кутии и др.
При пречистване на някои видове промишлени отпадъчни води като тези от кожарските заводи, месокомбинатите, захарните заводи, консервните комбинати и др., решетките имат за задача да задържат твърде големи количества плаващи и влачени отпадъци на съответните производствени дейности.
Разстоянието между прътите на решетките обикновено се избира в границите от 10 до 30 mm, като за всеки вид промишлена отпадъчна вода то се уточнява в зависимост от размерите и структурата на материите за задържане. На практика най-често това разстояние се приема от 15 до 20 mm. При големите пречиствателни станции по преценка и обосновка на проектанта в началото на довеждащия канал могат да се предвидят защитни решетки с разстояние между прътите от 80 до 100 mm.
Скоростта на отпадъчните води през решетките при максимален приток на вода трябва да бъде от 0,7 до 1,0 m/s.
Прътите на решетката обикновено имат правоъгълно напречно сечение ( с дълга страна по течението). На практика се използуват пръти и с кръгло сечение, но почистването на решетката в този случай е по-трудно.
В зависимост от външната им форма решетките могат да се разделят на три основни типа: правоъгълни( рамкови), дъгови и решетки – дробилки (коминутори).
Правоъгълните решетки обикновено се монтират под наклон от 60 до 70° по отношение на посоката на движение на водата, при което почистването им се извършва най-удобно. Те могат да се прилагат за всички срещани в практиката водни количества.
Дъговите решетки обикновено се препоръчват при по-големи количества на задържаните материи, за отстраняването на които е необходимо да се използува механизация. Решетките-дробилки имат предназначението да задържат и раздробят намиращи се в отпадъчните води по-едри плаващи и влачени материи.
Отстраняването на задържаните материи върху решетките обикновено се извършва механизирано, а при неголеми количества на отпадъците се предвижда и ръчно почистване. Механизираното почистване обикновено се извършва периодично в зависимост от нивото на водата пред решетката. Когато механизираната решетка е единствена, предвижда се авариен канал, на който е монтирана вертикална решетка.
Задържаните отпадъци в зависимост от тяхното количество и състав могат да се третират по следните начини:
а) да се използуват като вторична суровина.
б) да се раздробяват на решетки-дробилки или коминутори, след което да постъпват в следващите пречиствателни съоръжения, като при това експлоатацията се опростява, но трябва да се има пред вид количеството на допълнително получените утайки в утаителите и съоръженията за обработване на утайките.
в) да се унищожат чрез изгаряне, като се заливат с отпадъчни горивни течности или заравят в специално отредени и съгласувани със санитарните органи места.
Обемната плътност на задържаните върху решетките отпадъци е различна за различните видове отпадъчни води, но най-често варира от 750 до 950 kg/m3 при влажност от 72 до 80%.
Ситата имат предназначението да задържат съдържащите се в отпадъчните води по-грубо диспергирани примеси. Използуват се при пречистването на различни видове промишлени отпадъчни води – текстилни и консервни комбинати, кожарски заводи, кланици, животновъдни ферми и др. Ситата се прилагат като технологично оборудване в някои предприятия за задържане на ценни вещества, които могат да се използват повторно в производството.
Основен елемент на ситата са надупчените листове или мрежи, които се изработват от неръждаема стомана, месинг, пластмаса и др. Отворите могат да бъдат кръгли или правоъгълни, като дългата страна е отвесна или е по посока на движението на водата. Големината на отворите варира в зависимост от естеството на задържаните материи от 1 до 6 mm. Площта, която заемат отворите, е от 25 до 50% от общата полезна площ на ситото.
В практиката се използват различни видове сита – цилиндрични, дискови, дъгови, лентови и др. Те могат да се разделят още на подвижни и неподвижни. Към подвижните се отнасят ротационните, вибрационните, и клатещите сита.
Цилиндричните сита представляват въртящи се на хоризонтална ос барабани, чиято околна повърхност е покрита с надупчена материя. Отпадъчните води могат да се подават към ситото от вътрешната страна на цилиндъра или от външната точка. Диаметърът на този вид сита се изменя от 2 до 5 m. Те се въртят с периферна скорост от около 1,5 m/s. Почистването на ситата се извършва с вода или въздух под налягане, както и по механичен начин – с гребени или въртящи се в противоположна посока четки.
Дисковите сита представляват въртящи се дискове с диаметър от 2 до 5 m .Отпадъчните води постъпват по периферната страна на диска и след прецеждане се отвеждат от централната му част. При някои конструкции дисковите сита са наклонени под ъгъл от 10 до 250 , така че една част от въртящото се сито да остава на сухо за по-удобно почистване. Периферната скорост на тези сита е от 20 до 30 cm/s.
Лентовите сита представляват движеща се в улей безконечна перфорирана лента, наклонена под ъгъл 60 ÷700 по посока на движението на водата. Лентата се движи от долу на горе със скорост обикновено от 3 до 6 cm/s. Почистването на лентовото сито се извършва най-често с въртящи се в противоположна посока четки. Този вид сито е подходящо за отпадъчни води с по-голяма неравномерност на оттока.


Утаяване

Гравитационното делене на грубо дисперсните примеси от отпадъчната вода е един от най-често прилаганите процеси в пречиствателната техника. Докато при битовите отпадъчни води, които имат сравнително постоянен характер той протича нормално, то при промишлените отпадъчни води редица фактори, произтичащи главно от вида на замърсителите, предизвикват сериозни смущения. В повечето случаи те съдържат богата гама от замърсители, които нямат постоянни утаителни характеристики. По тези причини утаяването на промишлените отпадъчни води не е обикновен физичен процес, зависещ само от хидравличните параметри, а много по-сложен, при който видът на замърсяващите вещества оказва най-голямо влияние върху неговата ефективност.
Продължителността на процеса на утаяване зависи от едрината на частиците, а така също от физичните, физикохимичните и химични взаимодействия, произтичащи между тях.



Песъкозадържатели

Песъкозадържателите са съоръжения за гравитационно утаяване на механични примеси от минерален произход. Съдържанието на пясък в отпадъчните води създава трудности и усложнения в експлоатацията на останалите съоръжения в пречиствателната станция и води до повишаване на стойността на пречистената вода.
В зависимост от посоката и характера на движение на водата песъкозадържателите се подразделят на хоризонтални, вертикални и такива с винтово движение на водата. Според начина по който се създава винтовото движение, се подразделят на тангенциални и аерируеми.
Хоризонталните песъкозадържатели са правоъгълни, удължени в план резервоари, в които постъпилата отпадъчна вода намалява скоростта си до 0,3 m/s и при протичането си през тях се освобождава от пясъка.От своя страна те биват с праволинейно и кръгово движение. Времето за престоя на отпадъчните води в песъкозадържателите не трябва да бъде по малък от 30s.
Вертикалните песъкозадържатели поради голямата разлика в количеството на задържания пясък от промяна на дебита не намират приложение при пречистването на промишлени отпадъчни води.
Тангенциалните песъкозадържатели имат кръгла форма в план. Движение се постига чрез подаване на отпадъчната вода по допирателната на песъкозадържателя. Те са подходящи за сравнително малки водни количества.
Аерируемите песъкозадържатели имат правоъгълна удължена форма в план и правоъгълно,трапецовидно или кръгло напречно сечение. Винтовото движение на водата в тях се постига с помощта на пневматични аератори.
Скоростта на движение се подържа постоянна независимо от колебанието на потока. Постоянната скорост е благоприятна за получаване на пясък с малко съдържание на органични примеси, които се подържат в плаващо състояние. Време престоят на водата в аерируемите песъкозадържатели трябва да бъде от 1-1,5min , а интензивността на аерация- от 3 до 5 m3/m2.h.
Най-широко приложение са намерили аерируемите песъкозадържатели с трапецовидно напречно сечение и наклон на дъното към песъкосъбирателния канал i=0,2÷0,4. Желателно е довеждащият канал да се включва от страна на аераторите, а отвеждащия да бъде потопен и разположен срещу центъра на напречното сечение, където се концентрираната основна маса органични замърсявания. Освен основното си предназначение аерируемите песъкозадържатели изпълняват и други функции: да улавят мазнините и всички други замърсители с обемна плътност, по-малка от тази на водата, да обогатяват преминаващата отпадъчна вода с кислород и при добавяне на активна утайка да играят ролята на преаератори.


Утаители

Класическите съоръжения за утаяване на неразтворените частици в суспендирано състояние,които се използват в пречиствателната техника, са хоризонталните, радиалните, вертикалните и двуетажните утаители.
Според предназначението си и функциите, които имат да изпълняват в технологичната схема на дадена пречиствателна станция, утаителите се разделят на първични и вторични.Оразмеряването на първичните утаители се извършва по данни за кинетиката на утаяване на суспендираните вещества.
Хоризонтални утаители. Те са правоъгълни резервоари, широчината на които по експлоатационни съображения не надминава 4 до 5 m. За всички хоризонтални утаители се препоръчва спазването на следните условия: L:H=8÷20 и широчината B=(2÷5)H, но не по-голяма от 9 до 12m.
Радиални утаители. Представляват кръгли резервоари с голям диаметър и сравнително малка дълбочина, в които суровата отпадъчна вода постъпва през централно разпределено устройство.
Вертикални утаители.Те са резервоари с кръгло или квадратно напречно сечение и конично или пирамидално дъно.Отпадъчната вода постъпва през централна вода с отражател в долния край.За равномерно разпределяне на водното количество по цялото напречно сечение значение има: скоростта на движение в централната разпределителна тръба, съотношението между диаметъра и дълбочината на утаителя и височината на водния слой между централната тръба и отражателя.Количеството и обема на утайките се определят, както при другите утаители. Трябва да се наблюдава само наклонът на стените за шахтата за утайки да не е по-малък от 500.
Тръбни и ламелни утаители.Високоскоростните тръбни и ламелни утаители са ефикасни съоръжения за пречистване на силно замърсени или коагулирани отпадъчни води. Процесът на утаяване протича по следният начин.Суровата вода постъпва в разпределителната камера, разположена в долната част на съоръжението; от разпределителната камера водата преминава в тръбната система,където под действието на гравитационните сили и агромерацията на суспендираните вещества става утаяването.Утаените механични примеси се наслагват по долните стени на тръбите и вследствие наклона се плъзгат и натрупват в утаителната част на съоръжението, откъдето през определен интервал от време се отстраняват. Утаената вода излиза отгоре над тръбната система и с помощта на събирателен канал се отвежда към следващото пречиствателно съоръжение на станцията.
Ламелните утаители се различават от тръбните главно по това, че водата за пречистване постъпва отгоре и се движи надолу заедно с утайките,които се плъзгат по наклонените ламели се натрупват в долната част на съоръжението. Утаената вода се разпределя равномерно в долния край на ламелите в система от тръби,всяка разположена в горната половина на междуламелните пространства. В тях утаената вода се движи отдолу на горе и се събира в горните събирателни улеи на съоръжението.


Филтриране:

Чрез филтриране се отстраняват неголеми количества фино диспергирани вещества, съдържащи се обикновено в пречистените по биохимичен или физикохимичен път отпадъчни води.То се прилага в случаите, когато се предявяват по-високи изисквания към качествата на пречистените отпадъчни води с оглед тяхното включване във водоприемници или оборотното им използване за промишлено водоснабдяване. За целта в практиката се използват различни видове филтри или микрофилтри. При повторно използване на допречистените отпадъчни води за промишлено водоснабдяване,за да се избегне образуването на биологични обраствания по тръбите, е необходимо да се извършва хлориране,за да се подържа остатъчен хлор от порядъка на 0,5 до 1,0 mg/l.




Филтри

Като филтърен материал може да се използва кварцов пясък, раздробен чакъл, кокс, неактивирани дървени въглища и др. Големината на частиците се приема най-често от 1,0 до 40 mm в зависимост от характера на замърсяването и вида на филтърния материал. Филтрите използвани в практиката могат да се разделят на две групи: а) еднослойни, при които се използва еднороден пълнежен материал, и б) двуслойни – с пълнеж от различни материали. При еднослойните филтри отпадъчните води могат да се подават отдолу нагоре и отгоре надолу, а при двуслойните – само отгоре надолу.
Технологичното и конструктивно оразмеряване на филтрите обикновено се основава на съответните методи за филтри при пречистване на природни отпадъчни води за питейни нужди. В процеса на работа филтрите се замърсяват с механични примеси, което налага да се извършва промиване с вода или с вода и въздух. При пречистване на отпадъчни води, съдържащи замърсители от органичен произход, върху филтрите се създават условия за биологична колматация, т.е. образуване на биологична ципа върху зърната, която се разпада само в аеробни условия.
Пясъчните филтри се препоръчват за отстраняване на суспендираните вещества от отпадъчните води, преди да се подадат за пречистване чрез сорбция или йонообмен. За пречистване на някои видове отпадъчни води от химичната промишленост, съдържащи смолести вещества, се препоръчва използването на коксови филтри с едрина на частиците от 5 до 15 mm. Филтрите с пълнеж от неактивирани въглища са подходящи за пречистване на минали през утаители отпадъчни води от производството на латекс.

Микрофилтри

Приложението на микрофилтрите за пречистване на различни видове отпадъчни води през последните години бързо нараства. Това се дължи на важните предимства, които имат, като простота на експлоатацията им, ниски капитални разходи, малка площ, която заемат и др.
Цилиндричното тяло на микрофилтъра се поставя полупотопено в стомано-бетонен или метален резервоар. Диаметърът на микрофилтрите варира от 1000 до 3000 mm, а дължината им – от 1000 до 4500 mm.Отпадъчните води подават през една от основите на цилиндъра и се насочват радиално към филтърната мрежа, на чиято вътрешна страна се задържат фино диспергираните неразтворени вещества. Промиването на филтърната мрежа обикновено се извършва непрекъснато с водни струи, образуващи почти плътна завеса, подавани под налягане от 10 до 20 m H2O чрез разпределителни тръби или дюзи, разположени над цилиндъра.
Промивните води от микрофилтрите могат да се изпратят за пречистване заедно с други отпадъчни води и изградени към същите пречиствателни станции и първични утаители. Когато няма възможност за съвместно третиране, се изграждат самостоятелни утаители за промивните води при време на утаяване 2 h, при което се получава снижение на суспендираните вещества с около 96 %.

Биохимично пречистване на промишлени отпадъчни води

Основните замърсяващи компоненти на голяма част от промишлените отпадъчни води са от органичен произход.Биохимичното пречистване на отпадъчните води заема централно място в пречиствателната техника не само по отношение областта на приложение, но и по влаганите средства за изграждане и експлоатация на пречиствателните съоръжения. То се основава на способността на микроорганизмите да използват с процеса на своята жизненост органичните вещества, намиращи се в отпадъчните води във фино диспергирано, колоидно и разтворено състояние, както и не окислени неорганични съединения – амоняк, сероводород, нитрити и др.
Механизмът на усвояване на замърсяващите вещества от микроорганизмите е твърде сложен и според някои специалисти все още е недостатъчно изучен. Пречиствателният процес протича в три условно разграничени стадия: а) адсорбиране на замърсяващите вещества върху повърхността на микроорганизмите; б) дифузия на адсорбираните вещества през клетъчните мембрани на микроорганизмите; в) метаболизъм на проникналите в клетката вещества с отделяне на енергия вследствие протичащите в тях химични процеси (окисление и редукция) и синтез на нова клетъчна субстанция. Образуваната нова биомаса се отстранява под формата на т.нар. излишна активна утайка или биологична ципа.
Биохимичното пречистване на отпадъчните води може да се провежда в аеробни или анаеробни условия, при което се култивират съответно аеробни или анаеробни микроорганизми.
Основни фактори, които определят възможността за биохимично пречистване на промишлените отпадъчни води, са следните:
• Способността на органичните вещества да се разграждат по биохимичен път и тяхната концентрация.
• Наличието на биогенни елементи (азот,фосфор,калий)
• Наличието и концентрацията на вещества, които отказват токсично действие върху микроорганизмите
• pH на отпадъчните води и др.
В промишлените отпадъчни води се срещат вещества, които не се окисляват по биохимичен път или се окисляват много бавно. Към неокисляващите се по биохимичен път вещества се отнасят много въглеводороди, някои сложни етери, т.нар. „твърди” повърхностно-активни вещества, багрила и др.
Скоростта на биохимичните процеси нараства с увеличение на температурата на отпадъчните води и достига своята оптимална стойност при 30 °C за повечето от използваните аеробни системи за пречистване. Постъпващите за биохимично почистване в аеробни условия отпадъчни води трябва да имат температура, не по-малка от 6° C и не по-висока от 37° C. При анаеробно пречистване биохимичните процеси протичат най-добре при мезофилни (от 30 до 35° C ) и термофилни (от 50 до 55° C ) условия.
Най-подходящата стойност на pH за нормално протичане на биохимичните процеси е между 6,5 и 8,5. В отделни случаи на практиката pH може да бъде извън посочените граници – от 6,0 до 9,0.
Биохимичното пречистване на промишлените отпадъчни води може д се извърши както в изкуствено създадени, така и в естествени условия. Към съоръженията за изкуствено биохимично пречистване се отнасят различни видове биофилтри и биобасейни, отличаващи се със свои специфични конструктивни и технологични особености. За биохимичното пречистване на някои видове промишлени отпадъчни води при подходящи почвени и климатични условия се прилагат напоителни и филтрационни полета.
Биохимичното пречистване на отпадъчните води се базира на принципите на естественото самопречистване, което протича във водните течения и басейни под действието на биохимичната активност на водната микрофлора. В съоръженията за биохимично пречистване, поради създадените по-благоприятни условия процесите на разграждане на органичните замърсители протичат с много по-голяма интензивност, отколкото в естествени условия.

Целият материал: