Очистка сточных вод

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД:

Результаты многочисленных ис­следований позволяют сделать вывод: при выборе схем и сооруже­ний очистки нет однозначных ре­шений, хотя многочисленные про­екты и предложения зарубежных и отечественных фирм утверждают обратное.

В каждом конкретном случае не­обходимо определять точные харак­теристики воды и загрязнений, кото­рые, в свою очередь, должны строго соответствовать гидравлическому ре­жиму конкретных сооружений очист­ки. Только при соблюдении подоб­ных условий возможно обоснованно решать экологические вопросы любо­го промышленного предприятия.

Производственные сточные воды представляют собой сложные системы, содержащие минеральные и органические вещества, состав и количество которых, как правило, определяются характером технологи­ческих процессов. В настоящее время для большинства предприятий глав­ной проблемой является обеспечение глубины очистки сточных вод от взве­шенных веществ и нефтепродуктов перед их сбросом в водоем.

Эффективность очистки от взвеси,в том числе и от нефтепродуктов, а также производительность сооружений главный оброзом определяется фазово –дисперсным состоянием загрязнений. Устойчивость загрязнений принято характеризовать кривыми кинетики отстаивания, получаемыми опытным путем (Э=f(t),где Э эффект очистки воды от извести ;f функциональная зависимость;t прдолжительность отстаивания). По кривым можно определить можно определить необходимость применения коагулянтов и флокулянтов и получить основные параметры для выбора и расчета очистных сооружений, в первую очередь гидравлическую крупность частиц, которые следует выделить для обеспечения требуемой степени очистки.

При выборе системы сбора и очистки сточных вод эколог предприятия, который готовит технические предложения по оптимизации системы водоснабжения и водоотведения должен одновременно искать пути решения следующих проблем:

♦     максимальное сокращение количества .Сточных вод и снижение содержания в них

загрязняющих веществ; .   извлечение из сточных вод ценных примесей с их последующей утилизацией;

♦     повторное использованиесточных вод исходных и очищенных) в технологиче­ских процессах и системах оборотного во­доснабжения.

Выбор оптимального метода очист­ки сточных вод зависит от технико-экономических показателей предприя­тия, количества и химического состава сточных вод, технологической возмож­ности и экономической целесообраз­ности извлечения примесей из сточных зод, от требования к качеству очищен­ной воды при ее использовании для по­вторного и оборотного водоснабжения или сброса в водоем, от способности водоема к самоочищению и от наличия районных или городских очистных соо­ружений.

В настоящее время к очистке предъяв­ляют большие требования. Это стимулиру­ет создание высокоэффективных методов, разработку технологических схем с сочета­нием механических и физико-химических способов очистки и с повторным использо­ванием очищенных вод в технологических процессах.

Механическую очистку сточных вод применяют преимущественно как пред­варительную. Данный способ обеспечи­вает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65%, а из не­которых производственных сточных вод на 90-95%.

Основные процессы метода механи­ческой очистки - процеживание, отстаива­ние и фильтрование.

Процесс предварительного очи­щения воды от механических приме­сей осуществляют с применением пе­сколовок, жироловок, маслоуловителей и нефтеловушек, а при механической очистке сточных вод применяются еше резервуары-отстойники, пруды-отстойники и полочные отстойники.

В отстойниках непрерывного дей­ствия жидкость движется в горизонталь­ном или вертикальном направлении, от­сюда и отстойники подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

Вертикальный отстойник представ­ляет собой цилиндрический или квадрат­ный резервуар с коническим днищем для удобства сбора и откачки осаждающегося осадка. Движение воды в вертикальном отстойнике происходит снизу вверх (для осаждающихся частиц).

Горизонтальный отстойник имеет прямоугольную форму резервуара. Вы­павший на дно осадок специальными скребками передвигается к приямку, а из него гидроэлеватором, насосами или дру­гими приспособлениями удаляется из от­стойника. Всплывшие примеси выводятся с помощью скребков и поперечных лотков, установленных на определенном уровне. В зависимости от улавливаемого продук­та горизонтальные отстойники делятся на песколовки, нефтеловушки, мазутоловки, бензоловки, жироловки и т.п.

В радиальных отстойниках (круглой формы) вода движется от центра к пери­ферии или наоборот. Отстойники боль­шой производительности имеют диаметр до 100 м и глубину до 5 м. При централь­ном впуске сточной воды его скорость повышена, что обусловливает менее эф­фективное использование значительной

части объема отстойника по сравнению с радиальным отстойником, имеющим пе­риферийный впуск сточных вод и отбор очищенной воды в центре.

Чем больше высота отстойника, тем больше необходимо времени для всплы­тия частицы на поверхность воды или ее оседания на дно. Следовательно, с увели­чением размеров отстойников гидроди­намические характеристики отстаивания ухудшаются. Чем тоньше слой жидкости, тем процесс всплытия (оседания) проис­ходит быстрее. Учет этого фактора привел к созданию тонкослойных отстойников, которые по конструкции можно разделить на трубчатые и пластинчатые.

Рабочий элемент трубчатого отстой­ника - труба диаметром 2,5-5 см и длиной около 1 м. Длина зависит от характеристи­ки загрязнения и гидродинамических па­раметров потока. Применяют трубчатые отстойники с малым (10°) и большим (до 60°) наклоном труб.

Отстойники с малым наклоном тру­бы работают по периодическому циклу: осветление воды и промывка трубок. Их целесообразно использовать для осветле­ния сточных вод с небольшим количеством механических примесей. Эффективность осветления - 80-85%.

В другом виде отстойников крутой наклон труб позволяет осадку сползать вниз, что исключает необходимость про­мывки труб. Продолжительность работы отстойников практически не зависит диаметра трубок, но возрастает с увеличением их длины.

Стандартные трубчатые блоки заготавливают из поливинилового или полистирольного пластика. Обычно примёняют блоки длиной около 3 м, ширине* 0,75 м и высотой 0,5 м. Конструкции бло­ков позволяют монтировать из них секции: на любую производительность и легко устанавливать в вертикальных или гори­зонтальных отстойниках.

Пластинчатые отстойники состоят из ряда параллельно установленных пластин между которыми движется жидкость. В за­висимости от направления движения воды и выпавшего (всплывшего) осадка отстой­ники делятся на прямоточные, в которых направления движения воды и осадка со­впадают; противоточные, в которых вода и осадок движутся навстречу друг другу; перекрестные, в которых вода движется перпендикулярно направлению движе­ния осадка. Широкое распространение получили пластинчатые противоточные отстойники. Эффективность осветления воды в пластинчатых отстойниках повы­шается с уменьшением их высоты.

Достоинства трубчатых и пластинча­тых отстойников - в их экономичности из-за небольшого строительного объема, воз­можности применения пластмасс, которые легче металла и не подвержены коррозии в агрессивных средах.

Общий недостаток тонкослойных от­стойников - необходимость создания емко­сти для предварительного отделения лег­коотделимых нефтяных частиц и больших сгустков нефти, окалины, песка и других частить которые при нулевой плавучести могут иметь диаметр 10-15 см и глубину в несколько сантиметров. Такие сгустки, заби­вая часть пластин или труб и повышая рас­ход жидкости в остальных, очень быстро вы­водят из строя тонкослойные отстойники.

Для повышения глубины очистки от взвешенных веществ и нефтепродуктов и состав

очистных сооружений включая-механические фильтрыисгрукциям зернистых фильтров предьявляются  и следующие требования: фильтрация должна идти в направлении убывающей крупности загрузки в целях предотвращения образования малопроницаемых и трудноразрушаемых при промывке пленок осадка на поверхности загрузки;

промывка загрузки должна быть интенсивной, обеспечивающей максимальное удаление загрезняющих веществ;фильтры должны обладать малой чувствительностью к колебанием качества  воды и расхода фильтрующий материал должен характеризоваться высокой прочностью химической стойкостью, а также минимальной стоимостью при прочих равных физико-химических свойствах. Открытые фильтры применяют одно двух и многслойные.

Скорость фильтрации и качество очистки зависят от характера загрузки. ..-пользование крупного фильтрующего материала приводит к увеличению пропускной способности фильтра и к снижению качества фильтрата. Мелкий филь­трующий материал улучшает качество фильтрата, но снижает скоростьдвижения воды в фильтре и продолжительность его работы, а также вызывает перерасход про­мывной воды.

При конструировании нельзя ис­пользовать механические фильтры, пред­назначенные для очистки одного вида примесей, взамен фильтров, предназна­ченных для других примесей.

Для обеспечения высокой степени очистки сточных вод, когда одного меха­нического метода бывает недостаточно, применяется физико-химическая очистка.

Реагентный метод заключается в том, что в очищаемую воду вводят какое-либо вещество - реагент (коагулянт или флокулянт) Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, это ве­щество способствует более полному выде­лению нерастворимых примесей, коллои­дов и части растворимых соединений.

При этом уменьшается концентрация вредных веществ в сточных водах, раство­римые соединения переходят в нераство­римые или растворимые, но безвредные, изменяется реакция сточных вод (проис­ходит их нейтрализация), обесцвечивает­ся окрашенная вода. Физико-химический метод в зависимости от необходимой сте­пени очистки может быть окончательной или второй ступенью перед мембранными методами и дает возможность резко интен­сифицировать механическую очистку.

Реагентный метод достаточно эффек­тивен, прост и может применяться практи­чески при неограниченных объемах сточ­ных вод. Совместное использование коагу­лянтов и флокулянтов позволяет интенси­фицировать и повышать глубину очистки сточных вод от взвеси и нефтепродуктов с применением различных типов отстойни­ков и фильтров.

Результаты практического внедрения на промышленных предприятиях ком­плексных методов кондиционирования сточных вод показывают, что значительно­го повышения эффективности реагентно-го способа можно добиться оптимизацией технологии очистки, предусматривающей смешение реагентов с водой, а также под­бором используемых коагулянтов и фло­кулянтов.

В качестве реагентов часто использу­ются сульфат алюминия, гидроксохлорид алюминия и хлорид железа (III). Возрас­тает объем получения коагулянтов (в пер­вую очередь железа и алюминия) электро­химическим способом, при котором резко улучшаются их свойства.

Эффективность очистки сточных вод с использованием коагулянтов и флоку­лянтов в значительной мере зависит от бо­лее строгого контроля за расходом реаген­тов, от количества загрязнений в сточных водах и их физико-химических характери­стик, от точности поддержания режимных параметров процесса реагентной обработ­ки. Основными параметрами регулирова­ния являются величина рН обработанных сточных вод, электропроводность, мут­ность, окислительно-восстановительный потенциал.

В настоящее время широко исполь­зуются разработанные системы автома­тического регулирования (САР), предна­значенные для управления реагентной очисткой сточных вод. В практике очисткивод, как правило, применяют объемно-пропорциональные дозирующие системы. В основном по такому принципу построе­ны САР подачи растворов коагулянтов и флокулянтов. Дозаторы, используемые в САР реагентной очистки сточных вод, должны надежно работать и при подаче растворов, содержащих взвешенные части­цы, так как часто в качестве реагентов ис­пользуют отходы различных производств.

Эффективность процессов очистки воды в оборудовании всех типов обуслов­лена прочностью и плотностью коагуля-ционной структуры. Одновременного увеличения прочности и плотности ча­стиц осадка, полученных при коагуляции, можно достичь комбинированным воздей­ствием на структуру образованной взвеси изменением гидродинамических условий перемешивания и дозы коагулянта.

Перемешивание воды с реагентами целесообразно осуществлять в две ста­дии: первую стадию проводить в режиме, приближающемся к режиму идеального смешения (например, в аппарате с ин­тенсивно вращающейся мешалкой для равномерного распределения реагента по всему объему очищаемых сточных вод), а вторую - в условиях, исключающих рас­пад образовавшихся агломератов частиц загрязнений, т. е. в ламинарном режиме движения жидкости.

Важность определения оптимальных параметров режима смешения обусловле­на также большой ролью ортокинитической стадии коагуляции в процессах I гации частиц загрязнений. Вероятность: столкновений между коагулирующими. частицами возрастает с увеличением интенсивности перемешивания. Однако l достижении определенного скорости: градиента образующиеся хлопья нач1э ют разрушаться. Для применяемых коогулянтов скоростного градиента составляет примерно 20-70 с"¹.

В физико-химической очистке м отстаивания - наиболее простой и частично_. применяемый способ выделения из сточных вод грубодисперсных примесей, которые под действием гравитационной силы оседают на дне отстойника или всплывают на его поверхности.

Наряду с процессом отстаивания эффективным методом для удаления из сточных вод нерастворимых диспергиро­ванных примесей, а также нефтепродуктов является флотация. Достоинство ее - в не­прерывности процесса, широком диапазо­не применения, селективности выделения примесей по сравнению с отстаиванием, большой скорости процесса, высокой сте­пени очистки (95-98%), возможности ре­куперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации поверхностно-активных веществ (ПАВ), легкоокисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов.

Процесс очистки стоков при флота­ции заключается в следующем: при сбли­жении поднимающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей разделяющая их прослойка воды при неко­торой критической толщине прорывается и происходит слипание пузырька с части­цей. Затем комплекс «пузырек-частица» поднимается на поверхностьводы, где со­бираются все пузырьки и образуется пен­ный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной сточной воде. Эф­фект разделения флотацией зависит от размера и количества пузырьков. Напорная флотация позволяет очищать сточные воды с концентрацией взвеси до 4-5 г/л. Для увеличения степени очистки в воду добавляют коагулянты.

Рекомендации. На рынке экологического оборудования Россия сегодня широко представлены установки различной производительности, предназначенные для очистки промышленных и поверхностных сточных вод от взвешанных  веществ и нефтепродуктов. Установка должна иметь высокую устойчивость процесса очистки к измене­ниям расхода сточных вод, концентрации примесей и температуры обрабатываемой жидкости.

3.  Для достижения оптимальной эф­фективности работы аппарата требуется оперативная ручная, а при необходимо­сти автоматизированная корректировка гидродинамического режима очисткиводы.

5. Оборудование должно иметь меха­низм для постоянного удаления осадка и всплывающих нефтепродуктов.

На выбор водоочистной установки также влияют простота ее монтажа в стес­ненных условиях действующего объекта и применение устойчивых к коррозии мате­риалов при изготовлении оборудования.

Высокие удельные гидравлические нагрузки до 10 м³/(м²- ч) и технологиче­ский диаметр 10 м - характеристики уста­новки, способной заменить собой ради­альные отстойники диаметром 30 м, что по сравнению с аналогами позволяет снизить стоимость сооружений с методом отстаива­ния в 2-2,5 раза. Во многих случаях очист­ные сооружения с такими компактными отстойниками могут быть размещены в основных технологических цехах, ускоряя ввод объектов в эксплуатацию, снижая ка­питальные и эксплуатационные затраты.

Для оптимального решения пробле­мы очистки сточных вод на предприятии должна быть назначена рабочая группа или куратор, обладающие всеми необхо­димыми полномочиями. При передаче «по старинке» решения вопроса очистки сточных вод проектному институту обя­зательно уточните, технология какой ком­пании и какое оборудование предлагается в проекте. В настоящий момент большин­ство предприятий проводит свои собственные тендеры на поставку оборудования, а после определения поставщика-

 тендеры на поставку оборудования, а после определения поставщика передает в проектный институт проект для деталь­ной проработки с учетом технологии и оборудования уже выбранной компании.

Важной составляющей является под­готовка достоверного технического за­дания с указанием качественного и ко­личественного состава сточных вод пред­приятия, но нередко результаты анализов, проведенных на предприятии, не отража­ют реальной ситуации. Даже небольшая ошибка способна привести в дальнейшем к существенным финансовым затратам. К сожалению, подобное случается на многих российских предприятиях. Поэтому луч­ше все анализы сделать в аккредитованной лаборатории.

После получения корректных дан­ных следует запросить опросный лист у поставщика технологии и оборудования, в котором будут указаны параметры, необ­ходимые при расчетах. Обязательно ука­жите свои пожелания и требования.

Подготовка технического задания мо­жет быть затруднена сложностью опреде­ления параметров при наличии периодов с различными показателями сточных вод, например когда промышленные сточные воды предприятия объединены с ливневы­ми стоками. В этом случае важным показа­телем уровня компании-проектировщика является готовность предоставить допол­нительные услуги по проведению техно­логических тестов на объекте заказчика или в особо сложных случаях провести мо­ниторинг сточных вод с использованием пилотной установки под контролем спе­циалиста.

Если корректное техническое за­дание уже подготовлено и может быть основой при разработке технологии, не забывайте, что солидные компании, предлагающие индивидуальный подход к решению проблемы водоочистки кон­кретного предприятия разрабатывают технико-коммерческое предложение в те­чение 2-4 недель. Это время необходимо для детального расчета системы очистки J проработки всех ее аспектов.

Готовые решения, выдаваемые  краткие сроки, не могут гарантировать  достижение всех требуемых параметров так как даже два предприятия одной от­расли могут иметь свои специфически» особенности и это, несомненно, отразите* на технологии очистки сточных вод и оборудовании.

Именно в детальном, а не кратком технико-коммерческом предложении вид­ны все упущенные моменты, указаны все пункты отношений предприятия с пред­полагаемым производителем или постав­щиком оборудования и технологий.

Описание технологического процес­са, комплектность оборудования, усло­вия поставки и оплаты, так же как и коммерческая часть, являются необ­ходимыми пунктами предложения и должны быть описаны подробно. Кроме технико-коммерческого предложения предприятию-заказчику должны быть предоставлены эскизы основного обору­дования с габаритными размерами (при необходимости с эскизом нагрузок на фундаменты).

Обязательно обратите внимание на наличие и описание дополнительных услуг (например, шеф-монтажа, пусконаладки установки и последующего обучения опе­ратора очистных сооружений). Оборудо­вание для очистки сточных вод довольно сложное, его установка и настройка долж­ны контролироваться профессионалами, в противном случае производитель может отказаться от гарантийных обязательств.

В настоящее время авторитетные компании - производители оборудова­ния для очистки сточных вод располага­ют внушительными списками реализо­ванных проектов в различных отраслях промышленности, а готовность органи­зовать показательный визит на одно из таких предприятий лишний раз доказывает не только открытность компании, но и уверенность к своей работе.

От качества работ по монтажу оборудования, как и от качества материалов, из которых оно изготовлено, зависят сроки эксплуатации очистных сооружений и эффективность самой очистки. Современные ноу-хау позволяет изготавливать системы водоочистки очень компактными и с низким потреблением ресурсов, что свою очередь сказываются на окупаемости и дальнейших эксплутационных затратах предприятия.

       Отдельно следует рассмотреть вопрос о стоимости очистных сооружений. Многие компании, надеясь на невнимательность, указывают в своих предложениях  только стоимость оборудования для победы в тендерах за счет низкой цены. Честная компания включает в стоимость предложения еще и необходимую документацию для разработки технологической части рабочего проекта согласно существующим нормативом требованием, шеф-монтаж, пусконаладку обучение оператора и всегда информирует об этом заказчика. Таким образом, при выборе производителя и поставщика оборудования.  Если экологи и специалисты промышленных предприятий будут придерживаться данных рекомендаций, то выбор то выбор технологической схемы очистки сточных вод будет осуществлен с наименьшими технико-экономическими рисками.