Механическая очистка сточных вод — это начальный этап обработки стоков, при котором они очищаются от нерастворимых примесей физическими методами. Принципы действия основаны на процессах процеживания, отстаивания и фильтрования с использованием гравитационных и центробежных сил.
Методы механической очистки стоков
Методы механической очистки представляют собой физические способы удаления загрязнений из сточных вод и включают несколько основных направлений обработки.
Процеживание
Процеживание — это предварительный метод, при котором задерживаются примеси относительно больших размеров: остатки фруктов и овощей, бумаги, тряпок, крупных частиц грунта и прочего мусора. Делается это при помощи различных решеток и сит с определенной шириной прозоров, установленных перпендикулярно или под углом к направлению движения потока. На решётках задержанные отходы периодически удаляются вручную или автоматическими механизмами с дальнейшей выгрузкой в контейнеры.
Решетки — конструкция из параллельных металлических стержней, расположенных на пути потока сточных вод для удаления крупных включений и предотвращения засорения насосных станций и последующего оборудования.
Отстаивание
Отстаивание применяется для удаления мелких загрязнений, отличающихся по плотности от воды. Более лёгкие фракции (жиры, нефтепродукты, масла) всплывают на поверхность, более тяжёлые (песок, минеральные частицы, взвешенные вещества) оседают на дно отстойника.
Принцип работы основан на действии силы тяжести: в спокойной среде резервуара происходит разделение воды и твердых частиц по плотностям. Отстойники задерживают основную массу органических загрязняющих веществ и взвешенных примесей, обеспечивая первичную очистку перед биологической стадией.
Для улавливания примесей минеральной природы (песок, шлак, частицы грунта) используются песколовки — специальные устройства, где благодаря снижению скорости потока тяжелые минеральные включения оседают послойно на дно, а более легкая органика движется дальше. Всплывающее содержимое захватывается такими устройствами, как жироуловители, нефтеуловители, бензомаслоуловители.
Жироуловитель является обязательным оборудованием на предприятиях общепита и пищевой промышленности, обрабатывающих сырьё с содержанием жира. Нефтеуловителем обеспечиваются нефтеперерабатывающие предприятия, бензомаслоуловителями — все пункты обслуживания автотранспорта.
Фильтрование
Фильтрованием отделяются от воды механические примеси плавающие, не осевшие на дно и не всплывшие на поверхность. Фильтры различных типов (песчаные, тканевые, мембранные) пропускают жидкость через пористые материалы или мембраны, задерживая взвешенные частицы меньшего размера.
Тонкая фильтрация может осуществляться на мембранных установках, где применяются мембраны обратного осмоса для глубокой доочистки и удаления грубодисперсных и коллоидных загрязнений. Фильтрация обеспечивает высокое качество очистки сточных вод перед сбросом в водоемы или повторным использованием в производственных циклах.
Дополнительные методы механической очистки воды
Помимо основных способов очистки на промышленных предприятиях применяют дополнительные устройства:
- Гидроциклоны — используют центробежные силы для разделения жидкой и твердой фракций. Эффективны для выделения мелких взвешенных частиц и осадка на станциях водоподготовки.
- Центрифуги — применяются для обезвоживания осадка, отделяя твердую фазу от жидкости вращением с высокой скоростью.
Механическая очистка сточных вод применяется самостоятельно только тогда, когда она обеспечивают снижение концентрации загрязнений в сточной воде до нормативных уровней для спуска их в водоёмы. Но в большинстве случаев она является только первой ступенью обработки стоков.
Технологические схемы механической очистки сточных вод
Технологическая схема очистных сооружений предполагает последовательное расположение установок механической, биологической и физико-химической очистки. Наиболее широко применяется поэтапная схема, где каждая ступень выполняет определенные функции по удалению загрязнений.
В комплексных станциях механической очистки можно выделить три основных стадии:
1. Удержание наиболее тяжёлых и крупных примесей.
2. Удаление основной массы нерастворённых загрязнителей.
3. Дезинфекция сточных вод и выпуск.
Состав сооружений и схема очистки определяются объёмом сточных вод, видом и концентрацией загрязнений, требуемой степени снижения их уровня, характеристиками водоёма для спуска – расходом воды в нём и самоочищающей способностью.
Простейшая схема с решёткой
Простейшей является схема, состоящая из единственного очищающего устройства – решётки. Она применяется для стоков небольшого объёма, сбрасываемых в водоём большой мощности (в большую реку или в море), когда не требуется глубокая предварительная обработка.
Схема с двухъярусным отстойником
Сразу за решёткой находится пескоуловитель (песколовка), из которого осадок направляется на сооружение для его сушки. Сточная вода задерживается в двухъярусном отстойнике вертикальной, горизонтальной или радиальной конструкции. В верхнем ярусе происходит осветление стоков, в нижнем — выпавший осадок под действием анаэробных микроорганизмов сбраживается. Вода, очищенная от механических примесей, проходит дезинфекцию хлором или другими реагентами в контактном резервуаре и далее сбрасывается в водоём. Осадок же из резервуара может вновь быть возвращён в отстойник либо отправлен на иловую площадку. Производительность таких схем достигает 10 000 м³/сутки.
Комплексная схема с метантенками
Эта технологическая схема является наиболее комплексной и позволяет добиться более глубокой очистки бытовых и производственных сточных вод. Она оборудована метантенками — специальными резервуарами, в которых происходит окончательное сбраживание осадков из отстойников с выделением биогаза. Далее ил проходит стадии обезвоживания на специальных площадках или механизированных установках (фильтр-прессах, центрифугах), а очищенная вода направляется на биологическую доочистку или физико-химическую обработку перед выпуском.
При выборе схемы механической очистки нужно руководствоваться экономическими соображениями и требованиями к качеству очистки. Наиболее распространённой является 2-я схема с двухъярусным отстойником. По 3-й комплексной схеме может быть организована очистка стоков целого промышленного города или крупных промышленных предприятий.
Эффективность методов механической очистки
Механические способы как самостоятельные методы очистки применяются только тогда, когда они обеспечивают снижение концентрации загрязнений в сточной воде до нормативных уровней для спуска их в водоёмы. Эффективность по взвешенным веществам составляет 60-70%, что делает её важным начальным этапом подготовки стоков.
В большинстве случаев метод является только первой ступенью обработки сточных вод. Более полно они очищаются в комплексе биологической (биохимической) очистки, где микроорганизмы разлагают растворенную органическую составляющую загрязнений, и на стадиях физико-химической и химической доочистки с применением реагентов.
Утилизация осадка
Примеси, удержанные песколовками, в санитарном отношении практически безопасны. Поэтому они могут быть использованы для планировки местности после просушки на специальных площадках.
Если объём отбросов, задержанных решётками за сутки, составляет не менее 0,1 м³, то их перемалывают дробилками. Измельчённые остатки снова спускаются в сточные воды впереди решётки или направляют на переработку. С небольших станций их можно после соответствующего обезвреживания вывозить непосредственно на свалку.
Прошедший стадию брожения осадок после обезвоживания пригоден в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур: овощей, фруктовых деревьев, кормов, цветов, ягод и пр. Такая утилизация позволяет вернуть в среду полезные компоненты и сократить объемы отходов на очистных сооружениях.