Механическая очистка применяется для выделения из сточной воды нерастворенных минеральных и органических примесей. Назначение механической очистки заключается в подготовке производственных сточных вод при необходимости к биологическому, физико-химическому или другому методу более глубокой очистки. Механическая очистка на современных очистных станциях состоит из процеживания через решетки, пескоулавливания, отстаивания и фильтрования. Типы и размеры сооружений для механической очистки зависят в основном от состава, свойств и расхода производственных сточных вод, а также от методов их дальнейшей обработки.
Как правило, механическая очистка является предварительным, реже – окончательным этапом для очистки производственных сточных вод. Она обеспечивает выделение взвешенных веществ из этих вод до 90…95 % и снижение органических загрязнений (по показателю БПКполн) до 20…25 %.
Высокий эффект очистки сточных вод достигается различными способами интенсификации гравитационного отстаивания – преаэрацией, биокоагуляцией, осветлением во взвешенном слое (в отстойниках-осветлителях) или в тонком слое (в тонкослойных отстойниках), а также с помощью гидроциклонов.
Процесс более полного осветления сточных вод осуществляется фильтрованием – пропуском воды через слой различных зернистых материалов (кварцевого песка, гранитного щебня, дробленого антрацита и керамзита, горелых пород, чугунолитейного шлака и других материалов) или через сетчатые барабанные фильтры и микрофильтры, через высокопроизводительные напорные фильтры и фильтры с плавающей загрузкой (пенополиуретановой или пенополистирольной). Преимущество способов механической очистки заключается в возможности применения их без добавления химических реагентов.
Выбор метода очистки сточных вод от взвешенных частиц осуществляется с учетом кинетики процесса. Размеры взвешенных частиц, содержащихся в производственных сточных водах могут колебаться в очень широких пределах (возможные диаметры частиц составляют от 5∙10 -9 до 5∙10 -4 м), для частиц размером до 10 мкм конечная скорость осаждения составляет менее 10-2 см/с. Если частицы достаточно велики (диаметром более 30…50 мкм), то в соответствии с законом Стокса они могут легко выделяться отстаиванием (при большой концентрации) или процеживанием, например, через микрофильтры (при малой концентрации). Коллоидальные частицы (диаметром 0,1…1 мкм) могут быть удалены фильтрованием, однако из-за ограниченной емкости фильтрующего слоя более подходящим методом при концентрациях взвешенных частиц более 50 мг/л является ортокинетическая коагуляция с последующим осаждением или осветлением во взвешенном слое.
Рис. 1.8. Схема механической очистки производственных сточных вод:
I – вариант с дроблением отходов и возвратом их в основной поток; II – вариант с вывозом отходов в контейнерах на обезвреживание; 1 – приемная камера; 2 – решетки механические с отдельными дробилками или решетки-дробилки; 3 – песколовки; 4 – водоизмерительное устройство (лоток Вентури); 5 – усреднители; 6 – отстойники или отстойники-осветлители; 7 – барабанные сетки и песчаные фильтры или только каркасно-засыпные фильтры (не требующие установки перед ними барабанных сеток); 8 – резервуары осветленной воды для промывки фильтров
При создании замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий требуется повышение технологической эффективности сооружений механической очистки. Этому требованию удовлетворяют различные новые конструкции многополочных отстойников, сетчатых фильтров, фильтров с новыми видами зернистых и синтетических загрузок, гидроциклонов (напорных, безнапорных, многоярусных). Применение этих сооружений позволит сократить в 3…5 раз капитальные затраты и на 20…40 % эксплуатационные расходы, уменьшить в 3…7 раз необходимые площади для строительства по сравнению с применением обычных отстойников.
Для обеспечения надежной работы сооружений механической очистки производственных сточных вод, как правило, рекомендуется применять не менее двух рабочих единиц основного технологического назначения (рис. 1.8): решеток, песколовок, усреднителей, отстойников или фильтров. При выборе максимального числа сооружений предусматривается их секционирование по унифицированным группам, состоящим из единиц с наиболее крупными габаритами.
Повышение эффекта механической очистки сточных вод, в особенности работы сооружений по первичному отстаиванию, позволяет сократить объемы сооружений для последующих процессов очистки и, тем самым, снизить расходы на строительство и затраты на эксплуатацию более дорогих и сложных сооружений физико-химической и биологической очистки, а также обработки осадка.
Очистные сооружения рассчитываются по максимальному расходу сточных вод или же по какому-либо среднему их расходу (например, аэротенки – по среднечасовому расходу за период аэрации). Иногда следует проверять их объемы по минимальному расходу. В связи с этим целесообразно в самом начале разработки проекта определить характерные расходы производственных сточных вод.
Расчетные расходы производственных сточных вод от отдельных промышленных предприятий определяются по балансу воды для конкретного предприятия в соответствии с технологическими данными. Ориентировочно расходы сточных вод промышленных предприятий могут быть определены по данным /12/.
На рис. 1.8 показана схема механической очистки производственных сточных вод со следующим составом основных сооружений: решетки 2 для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения; песколовки 3 для выделения тяжелых минеральных примесей (главным образом песка); аэрируемые усреднители 5 расхода сточных вод и концентрации загрязнений; отстойники 6 или отстойники-осветлители для выделения нерастворимых примесей; фильтры 7 для более полного осветления воды; резервуара для осветленной воды 8 и сооружений для обработки осадка и песка.
В ряде случаев механическая очистка является единственным и достаточным способом для извлечения из производственных сточных вод механических загрязнений и подготовки их к повторному использованию в системах оборотного водоснабжения. При необходимости предусматривается охлаждение механически очищенной сточной воды в градирнях.
Однако для некоторых производств требуется вода с меньшим содержанием взвешенных веществ, чем обеспечивается механической очисткой. Поэтому необходима дополнительные физико-химическая или биологическая очистка, а также еще более глубокая очистка производственных сточных вод от специфических загрязнений. При повторном использовании биологически очищенной сточной воды в соответствии с санитарными нормами требуется применять обеззараживание, например хлорированием.