Технология механической очистки сточных вод: процессы и оборудование
Механическая очистка является первым и обязательным этапом обработки сточных вод любого происхождения — хозяйственно-бытовых, промышленных, ливневых (поверхностных). Основная задача этого этапа — удаление нерастворимых примесей минерального и органического происхождения, подготовка воды к последующим физико-химическим и биологическим методам очистки.
Классификация загрязнений, удаляемых механическим способом
Примеси, задерживаемые на этапе механической очистки, классифицируются по дисперсности (размеру частиц):
-
Крупные отбросы (ветошь, бумага, пищевые отходы, пластик) — размер частиц свыше 5–10 мм;
-
Мелкие примеси (песок, окалина, стеклобой, семена) — размер частиц от 0,1 до 5 мм;
-
Взвешенные вещества (суспензии, нерастворимые органические частицы) — размер от 0,1 до 10 мм;
-
Плавающие вещества (жиры, масла, нефтепродукты, пена).
Основные технологии механической очистки
В зависимости от фракционного состава загрязнений применяются различные методы механической обработки:
Процеживание — первичная стадия, на которой сточная вода пропускается через решетки и сита с различными размерами ячеек. Для задержания крупных отбросов используются наклонные или вертикальные решетки с прозорами (щелями) 5–25 мм. Более тонкое процеживание (до 1–3 мм) осуществляется на ситах и микрофильтрах. Процеживание предотвращает засорение трубопроводов, заиливание каналов и повреждение насосного оборудования.
В комбинированных установках механической очистки применяются шнековые решетки, которые совмещают функции задержания отбросов, их транспортировки, обезвоживания и компактирования. Шнек, вращаясь внутри перфорированного или щелевого цилиндра, поднимает отходы вверх, одновременно отжимая избыточную влагу, что снижает массу и объем отходов перед утилизацией.
Отстаивание — процесс осаждения взвешенных веществ под действием силы тяжести. Реализуется в песколовках и отстойниках различных конструкций. В песколовках создаются условия для выпадения тяжелых минеральных частиц (песка) при сохранении во взвешенном состоянии более легких органических загрязнений.
Аэрируемые песколовки оснащаются системой подачи воздуха (аэрации), которая создает вращательное движение воды. Это обеспечивает:
-
отмывку органических веществ с поверхности песчинок;
-
поддержание органических загрязнений во взвешенном состоянии;
-
транспортировку осажденного песка к месту сбора;
-
предотвращение загнивания и заиливания песколовки.
Песок, выпадающий в осадок, перемещается скребковыми механизмами или гидротранспортом к приямку, откуда удаляется с помощью гидроэлеваторов, песковых насосов или шнековых транспортеров. Обезвоженный песок может классифицироваться (разделяться по фракциям) для возможного повторного использования или направляться на полигоны захоронения.
Жироулавливание — выделение из воды веществ легче воды (жиры, масла, нефтепродукты). Процесс основан на разности плотностей воды и гидрофобных жидкостей. Всплывающие вещества собираются на поверхности и удаляются скребковыми механизмами или с помощью поворотных труб.
В комбинированных установках жироулавливание часто совмещается с отстаиванием в песколовках: в одной емкости происходит осаждение песка (дно) и всплытие жиров (поверхность), что позволяет в одном корпусе реализовать три стадии очистки.
Конструктивные особенности комбинированных установок
Современные блоки механической очистки (например, серии BAYKAL-РКП) представляют собой интегральные решения, объединяющие несколько технологических процессов:
-
Приемная камера с подводящим патрубком (напорным или самотечным) для гашения скорости потока и равномерного распределения воды;
-
Наклонная шнековая решетка с щелевым полотном, задерживающая отбросы крупнее заданного размера;
-
Горизонтальная аэрируемая песколовка с системой донной аэрации для осаждения и промывки песка;
-
Жиросборная секция со скребковым механизмом (тележкой) для удаления плавающих веществ;
-
Система шнековых транспортеров — донных (горизонтальных) и наклонных, обеспечивающих перемещение, обезвоживание и выгрузку песка и отбросов;
-
Блок управления автоматикой, контролирующий работу мешалок, аэрации, шнеков и насосов.
Эффективность механической очистки
Механическая очистка позволяет снизить содержание взвешенных веществ на 40–60%, а показатель ХПК (химическое потребление кислорода) — на 5–20%. Более глубокое удаление взвесей достигается применением тонкослойных отстойников, напорных гидроциклонов или фильтров с зернистой загрузкой, однако в стандартных блоках первичной механической очистки используются описанные выше методы.
Правильно подобранный состав сооружений механической очистки обеспечивает:
-
защиту насосного оборудования от абразивного износа;
-
предотвращение засорения трубопроводов и каналов;
-
стабильность работы последующих ступеней (биологической и физико-химической очистки);
-
снижение нагрузки на оборудование доочистки;
-
получение осадков (отбросов и песка), пригодных для временного хранения и транспортировки.
Материалы и антикоррозионная защита
Оборудование механической очистки эксплуатируется в условиях высокой влажности, абразивного воздействия песка и агрессивных сред. Для изготовления ответственных узлов применяются:
-
Конструкционная сталь с многослойным антикоррозионным покрытием (эпоксидные, полиуретановые составы) — для корпусов и несущих элементов;
-
Нержавеющая сталь марок AISI 304, 316, 321 — для шнеков, валов, крепежа, щелевых сит и элементов, контактирующих с абразивными частицами;
-
Полимерные материалы (полиэтилен, полипропилен) — для трубопроводов, желобов, перегородок, футеровки бункеров.
Условия эксплуатации и обслуживания
При проектировании узлов механической очистки учитывается необходимость регулярного обслуживания:
-
Системы автоматики обеспечивают включение/выключение шнеков, аэрации и скребков по заданному алгоритму или по сигналам датчиков уровня;
-
Для промывки шнековых решеток требуется подвод технической или питьевой воды;
-
Удаляемые отбросы и песок собираются в контейнеры или мешки для последующего вывоза;
-
В зимний период наружные трубопроводы и емкости нуждаются в утеплении и, при необходимости, обогреве;
-
Состав оборудования может корректироваться в зависимости от производительности, морфологического состава стоков и требований заказчика.
Механическая очистка создает необходимые условия для протекания последующих процессов, удаляя из воды те компоненты, которые могли бы нарушить работу биологического или мембранного оборудования. От качества работы первой ступени напрямую зависит эффективность и стабильность работы всего очистного комплекса.
