Механическая очистка промышленно-ливневых сточных вод от твердых примесей. Расчет поверхности осаждения горизонтального отстойника

Первым этапом механической очистки промышленных стоков является процеживание. Осуществляется это с помощью специальных решеток, которые размещают перед отстойниками и задерживают крупные примеси, которые могут засорить трубопровод и каналы. Загрязнители, которые остаются на этих решетках позже отправляются на повторную обработку.
Чтобы измельчить такие отходы используют специальные дробилки, которые могут работать непосредственно в воде.
Чтобы удалить из стоков мелкие примеси, а также ценные продукты, которые могут в них содержаться, используют сита. Они бывают двух типов: дисковые и барабанные. Зачастую такие устройства применяют на целлюлозно-бумажных, текстильных и кожевенных предприятиях.
Чтобы разделить взвешенные частицы, имеющиеся в промышленных сточных водах на фракции, применяют фракционаторы, которые состоят из вертикальной сетки, разграничивающей емкость на 2 части. В сетке расположены маленькие отверстия, диаметр которых составляет 60—100 мкм. Стоки, попадая во внутрь фракционатора, разделяется на грубую и тонкую фракции. Вместе с этим около 50-80% всех примесей остается в грубой фракции.
Далее следует этап отстаивания. Он служит для отделения из стоков грубодисперсных примесей. Процесс отделения протекает под действием силы тяжести. Также в процессе участвуют песколовки, осветлители и отстойники. В осветлителе, наряду с отстаиванием, происходит процесс фильтрации стоков через слой взвешенных частиц.
В большинстве случаев примеси в стоках имеют разную форму и размеры, такие сточные воды являются полидисперсными гетерогенными агрегативно-неустойчивыми системами. В процессе отстаивания форма, размер, а также плотность частиц и физические особенности самой системы могут изменяться. Кроме этого, в случае соединения стоков с разным химическим составом, есть вероятность образования твердых веществ, в том числе и коагулянтов. Этот фактор также имеет сильное влияние на размеры и формы загрязнителей, и усложняет процесс осаждения.

Отстойники – главные элементы устройств для механической очистки стоков. Их применяют для удаления из промышленных сточных вод оседающих и всплывающих примесей. Отстойники бывают двух типов – первичные и вторичные. Первичные отстойники используются для очищения стоков, прежде чем они попадут в сооружения биологической очистки. Вторичные отстойники применяются для удаления из сточных вод, очищенных биологическим путем, примесей активного ила и/или биопленки. Кроме того, отстойники разделяются и по типу движения воды в них, и бывают вертикальными, горизонтальными и радиальными. Осветлители также относятся к отстойникам, поскольку в них одновременно с осветлением происходит и фильтрация сквозь слой осевших примесей.

Отстаиванием зачастую удаляют такие производственные примеси, как масло, нефть, жиры и смолы.
Третий этап механической очистки промышленных стоков – фильтрование. На этом этапе удаляются тонкодисперсные примеси, а также жидкие вещества, удалить которые с помощью отстаивания сложно. Отделение воды от примесей происходит с помощью специальных пористых перегородок, которые пропускают воду и задерживают диспергированную фазу. Процесс протекает под воздействием гидростатического давления столба жидкости, более высокого давления над перегородкой иди же под воздействием вакуума под перегородкой. Выбор той или иной перегородки для фильтрования делается исходя из свойств стоков, их температуры, особенностей фильтра и давления.
Металлические перегородки могут быть изготовлены из алюминия, нержавеющей стали, латуни, меди, никеля и т.д. Но существуют и шерстяные, хлопчатобумажные, стеклянные, асбестовые и другие перегородки.
Фильтрация протекает таким образом, что осадок образовывается либо на поверхности фильтрующей перегородки, либо же он закупоривает ее поры. Эти осадки могут сжиматься, а могут не сжиматься.
Для обеспечения высокого качества фильтрации, применяются разнообразные фильтры. Все они должны отвечать таким требованиям: хорошо выделять примеси; процедура должна протекать максимально быстро.
Существует множество критериев, по которым проводят классификацию фильтров:
- по характеру процесса: непрерывные и периодические;
- по виду фильтрации: для осветления, для разделения и для сгущения;
- по силе давления: под давлением, под вакуумом, под гидростатическим давлением столба жидкости;
- по направлению фильтрации: вверх, вниз или в сторону.
И это далеко не все признаки, согласно которым различаются фильтры.

Для расчета поверхности осаждения отстойников используются следующие исходные данные:

· Запас поверхности для учета неравномерности распределения обрабатываемой суспензии – выражается коэффициентом;

· Расход обрабатываемой суспензии в кг/сек;

· Плотность осветленной жидкости;

· Гравитационная (свободная) скорость осаждения частиц взвеси в м/сек.

Формулы расчета каждого параметра приведены. Для активизации процесса очистки отстойники оборудуются гребковыми мешалками непрерывного действия. За счет использования центробежной силы ускоряется осаждение взвеси.

Поверхность осаждения, являющаяся основной расчетной величиной отстойников, находится по формуле:

F = K_з · G_см/(ρ_осв·ω_ст) · [(x_ос-x_см)/(x_ос-x_осв(2.3) )]

где K_p – коэффициент запаса поверхности,
G_см – массовый расход исходной суспензии, кг/с;
ρ_ост – плотность осветленной жидкости, кг/м³;
ω_ст – скорость осаждения частиц суспензии, м/с;
х_ос – концентрация твердых частиц в осадке, масс. доли;
х_см - концентрация твердых частиц в исходной смеси, масс. доли;
х_осв - концентрация твердых частиц в осветленной жидкости, масс. доли.