Механическая очистка сточных вод: методы, оборудование

Сточные воды появляются в результате бытовой и промышленной деятельности человека. Они самотёком, через канализацию, отводятся из жилых районов, а также с территорий промышленных организаций. В стоки попадают посторонние вещества, твёрдые включения, мелкодисперсные компоненты, которые при сливе напрямую в водоёмы способны нанести вред окружающей среде и здоровью человека. Чтобы этого избежать, воду требуется подвергнуть очистке, один из основных этапов которой — механическая обработка.

Что такое механическая очистка

При механической очистке сточных вод отфильтровываются твёрдые элементы, растительные включения. Удаляются жиры и масла, нефтепродукты. В процессе удаления загрязнений образуется две фракции. Первая — жидкая, очищенная. Вторая — осадок из органических отходов, мелкодисперсных компонентов (жир, масло, нефть). Лучше механической очисткой удаляются крупные отходы, состоящие из взвешенных загрязнений — камней, песка и их производных.

Некоторые вещества, получаемые при отделении остатка можно повторно использовать в различных сферах промышленности. Очищенная же таким образом вода считается технической и тоже находит применение в производственной деятельности. Подобное рациональное использование ресурсов позволяет поддерживать экологический баланс, снижая негативное влияние хозяйственной деятельности человека на окружающую среду.

Методы механической очистки

Механическая очистка проводится как первый этап устранения загрязнений из сточных вод. Она применяется и в городских очистных сооружениях, и отдельно на промышленных предприятиях, а также может осуществляться в частных хозяйствах: в домах и квартирах. Существует три способа механического удаления загрязнений: процеживание, отстаивание, фильтрование.

Процеживание

Наиболее простой способ механической очистки. Жидкие отходы направляют на решётки и сита, протекая сквозь которые, стоки оставляют на них все крупные компоненты, взвешенные элементы. Процедура идёт в следующей последовательности:

1. Жидкая фракция стоков проходит сквозь сетку, а камни, песок и другие компоненты задерживаются, оставаясь на поверхности.
2. На втором этапе жидкость следует через более мелкий фильтр, задерживающий включения, прошедшие сквозь сито первого этапа.
3. Далее воду направляют в специальный водосборник, а из сит убирают твёрдые частицы, подготавливая их таким образом для повторного применения.

Дополнительно на выходе могут устанавливаться ещё более мелкие фильтры, чтобы избавить воду от нерастворённых компонентов микроскопического размера.

Отстаивание

С помощью данной методики можно без труда удалить из сточных вод и взвешенные элементы, которые тяжелее воды, и лёгкие компоненты загрязнений, скапливающиеся на поверхности. Используемое оборудование: песколовки, нефте, масло и жироуловители, центрифуги, а также гидроциклоны. При воздействии гравитационных и центробежных сил удаётся разделить фракции: тяжелые компоненты оседают и скапливаются на дне, более лёгкие попадают на поверхность.

Движение жидкой фазы внутри оборудования может происходить медленно, что даёт возможность загрязняющим элементам оседать на днище баков. Для повышения эффективности разделения фаз широко применяются реагенты, такие как флокулянты и коагулянты.  Они повышают интенсивность очистки, а также способствуют соединению и укрупнению загрязняющих фракций, что облегчает их последующий сбор.

Фильтрование

Метод фильтрации позволяет избавить жидкость от мелких загрязняющих элементов. Стоки направляют на фильтрующую загрузку, которая пропускает воду, но задерживает примеси. В качестве загрузки применяются песок, гравий, щебень, сетки, тканевые материалы из природных или полимерных волокон. Чтобы повысить степень очистки, берут мембраны обратного осмоса. Они позволяют получить практически чистую воду.

Оборудование для механической очистки

Механический способ очистки подразумевает применение большого числа разнотипных технических средств с отличающимися принципами действия. Часто аппараты комбинируют, что позволяет повысить эффективности процесса. Оборудование может удалять из воды такие элементы как песок, камни, частицы грунта, стекло.

Решётки

Предназначены для отделения крупных фракций от основной массы стоков. Они позволяют удалить крупные отходы, как плавающие, так и осаждающиеся. Степень очищения жидкой среды определяется такими параметрами, как величина зазоров, форма элементов решётки, характер подачи жидкости: напором или самотёком.

При больших объёмах очистки, а также для стоков с большим числом загрязняющих элементов используются решётки со специальными приспособлениями, позволяющими механически выполнять выгрузку накопившихся загрязнений. Такое усовершенствование повышает эффективность процесса, уменьшает время затрачиваемое на обслуживание, позволяет уменьшить период простоя оборудования.

Величина зазоров определяет качество очистки на начальном этапе, затем на решётке скапливается слой, который в свою очередь тоже фильтрует воду, задерживая загрязнения меньшего размера и улучшая очистку.

Песколовки

Для удаления тяжелых механических примесей из стоков используется такой тип оборудования как песколовки.  Они способны удалять из воды песок, стекло, шлак, гравий, куски костей, фракции бетона, а также другие компоненты, которые провоцируют закупоривание трубопроводных систем, ведут к появлению большого количества осадка в отстойниках, оказывают разрушительное влияние на технику и приборы. Песколовки состоят из осадочной и рабочей части. Через рабочую идёт жидкая фракция, а в осадочную попадают твёрдые загрязнения. Песколовки могут удалять до 75% твёрдых загрязнений. Они бывают следующих типов:

• вертикальные,
• горизонтальные,
• тангенциальные.

Песколовки также делятся на аэрируемые и неаэрируемые в зависимости от наличия технологии насыщения кислородом. Конкретную конструкцию оборудования определяют исходя из количества стоков и степени их загрязнения.

Отстойники

Принцип работы основан на разнице плотностей компонентов сточных вод. Находясь в подготовленных баках, отходы расслаиваются под действием гравитации. Вода поступает в верхнюю часть, а затем движется вниз по системе трубопроводов. Направление движения меняется за счёт дополнительных препятствий, на каждом из которых происходит разделение воды и загрязняющих её частиц. Выгрузка предусмотрена из нижней части. Технология является высокоэффективной, однако требует много времени и выделения больших площадей под постройку сооружений очистки.

Иловые площадки

Представляют собой огороженную площадку, на которой осуществляют естественное высушивание осадка. Осадок на территории размещается послойно и выдерживается до тех пор, пока его влажность не снизится до 75%. Подсушенные отходы идут на переработку, а собранную воду направляют на очистку. Чтобы не начался процесс гниения, необходимо осадок специальным образом обрабатывать, в дальнейшем превращая в сухое вторсырьё. На иловых площадках в настоящее время обрабатывается до 90% осадка. Популярность систем обусловлена простотой их создания и лёгкостью в эксплуатации.

Жироловки

Если в сточных водах большое количество мелкодисперсных загрязнений, таких как остатки жиров, масел, нефтепродуктов, то их удаление необходимо выполнить в первую очередь, до того как стоки пройдут через решётки. Особый подход к удалению жиров и масел связан с тем, что они обладают способностью создавать агломераты, склонные к слипанию, что в результате приводит к образованию трудноустранимых наслоений на стенках, на решётках и практически на любых частях оборудования. По этой причине жироуловители необходимо ставить в непосредственной близости от мест образования данного вида отходов.

Принцип работы жироуловителя основывается на склонности мелкодисперсных загрязнений концентрироваться на поверхности жидкости создавая плёнку. С помощью специальных приспособлений, скребков, происходит удаление такой плёнки. Её тщательно собирают и отправляют на утилизацию.

Гидроциклоны

Особый вид механического удаления загрязнений — использование гидроциклонов. Конструкция установки предполагает, что подающийся поток, за счёт формы корпуса аппарата, закручивается и формирует центробежную силу. Под её действием идёт разделение жидкой и твёрдой фракций. Механические загрязнения затем утилизируются.

Гидроциклоны показывают высокую эффективность за счёт большой скорости перемещения сточных вод. Однако, чтобы её обеспечить требуется подавать воду под давлением от трёх до пяти атмосфер. Это требует использования дополнительной насосной техники. Сфера применения гидроциклонов — сточные воды с высокой степенью загрязнения.

Фильтры с загрузкой

Фильтрование при очистке стоков применяются как дополнительный метод, позволяющий отсеять наиболее мелкие загрязнения. Популярный и эффективный метод — мембранная фильтрация. Кроме того, широко используются следующие типы фильтров:

• сетчатые,
• дисковые
• мешочные,
• мультипатронные,
• волоконные,
• с зернистой загрузкой.

Механическая чистка редко применяется сама по себе, обычно она идёт как начальный этап обработки сточных вод, за которым следуют другие стадии: с использованием биологических, химических и биохимических способов очистки. Многоэтапная очистка даёт возможность удалить из воды все наиболее вредные примеси и позволяет повторно использовать воду, снижая негативное влияние стоков на природу.