Файл: Учебное пособие Процессы и аппараты защиты окружающей среды.pdf

74 ниже выпуска сточных вод, должны соответствовать санитар- ным требованиям в зависимости от вида водопользования
(рис.2.1), (Приложение В).
В случае одновременного использования водного объекта или его участка для различных нужд для состава и свойств его вод принимаются наиболее жесткие нормы качества воды из числа установленных.
Нормы качества воды водных объектов включают:
- общие требования к составу и свойствам воды, водных объектов в зависимости от вида водопользования;
- перечень предельно допустимых концентраций норми- рованных веществ в воде водных для различных видов водо- пользования.
Все вредные вещества, для которых определены ПДК, подразделены по лимитирующим показателям вредности
(ЛПВ). Принадлежность веществ к одному и тому же ЛПВ
Рис.2.1. Ситуационная схема для водотока культурно- бытового водопользования и рыбохозяйственного водопользования
ПП – производственное предприятие, ОС – очистные сооруже- ния, О-О – нулевой створ, I-I – расчетный створ, N – пункт водо- пользования
ОС
П
О
О
I
500 м
O
O
I
I
N

75 предполагает суммацию действия этих веществ на водный объект.
В России разработаны ПДК для многих химических ве- ществ, которые могут попасть в воду поверхностных водо-
ёмов. Санитарными нормами предусмотрено, что при поступ- лении в водные бассейны нескольких загрязняющих веществ с разными лимитирующими показателями вредности должно соблюдаться следующее правило:
(2.1) где С
1
, С
2
, С
3
, ...., С
n
- содержания (концентрации) вредных веществ в воде водоёма; ПДК
1
, ПДК
2
, ПДК
3
, ...., ПДК
n
- соот- ветствующие значения предельно допустимых концентраций.
Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культур- но-бытового водопользования отвечают три ЛПВ:
1. Общесанитарный: минеральный состав по сухому ос- татку, растворенный О
2
, БПК (биологическое потребление ки- слорода) и ХПК (химическое потребление кислорода), взвеси, возбудители болезней.
2. Органолептический: цвет (прозрачность), плавающие вещества, Т
в
, запахи, привкусы.
3. Санитарно-токсикологический: ≈650 ПДК для химиче- ских соединений и ≈180 ПДК для объектов рыбохозяйственно- го значения.
Для рыбохозяйственных различают 5 ЛПВ: санитарно- токсикологический, токсикологический, рыбохозяйственный, общесанитарный, органолептический.
Условия отведения сточных вод в водные объекты опре- деляется с учетом:
1. степени смешения (кратности разбавления) сточных вод с водой водного объекта на расстоянии от места выпуска сточных вод до ближайшего контрольного створа водопользо- вания;
2. фонового состава и свойств воды водных объектов в местах выпуска сточных вод.

76
Нормативы допустимых сбросов вредных веществ уста- навливаются по каждому источнику загрязнения.
На основании расчетов для каждого выпуска сточных вод устанавливается нормативы допустимых сбросов (НДС) ве- ществ, исходя из условий недопустимости превышения пре- дельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в установленном контрольном створе или на участке водного объекта с учетом его целевого использования.
Таким образом, нормативно допустимый сброс – это мас- са вещества в сточных водах, максимально допустимая к отве- дению в установленном режиме в данном пункте водного объ- екта в единицу времени с учетом фоновых концентраций и условий разбавления с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе.
Снижение концентраций веществ в сточных водах до норматива НДС на специальных сооружениях в зависимости от фазового, химического, дисперсного состава загрязняющих веществ и объемов сточных вод.
Методы очистки можно разбить на две группы: деструк- тивные и регенеративные.
К деструктивнымотносятся такие методы, при которых загрязняющие воду вещества подвергаются разрушению путем окисления или восстановления. Образующиеся продукты рас- пада удаляются из воды в виде газов и осадков или остаются в растворе. К этим методам относится биологическая очистка на искусственных сооружениях: аэротенках, полях орошения, полях фильтрации, аэрофильтрах, химическая очистка и др.
Деструктивная обработка требует применения как можно более дешевых методов в целях сокращения стоимости очист- ки.
Регенеративныеметоды применяются для извлечения из воды содержащихся в ней ценных веществ. Например, сточ- ные воды газогенераторных станций содержат значительные количества фенола, уксусной кислоты, которые регенератив- ной очисткой извлекаются в свободном виде и могут быть снова использованы в производстве. Следовательно, при реге-

77 неративной очистке достигаются две цели – очистка воды и утилизация ценных веществ.
Регенеративная очистка может применяться лишь в том случае, если полученный продукт своим количеством и стои- мостью окупит затраты производства. Часто при регенератив- ных методах не доводят воду до состояния, пригодного к вы- пуску в водоем. В таких случаях воду подвергают доочистке деструктивными методами.
Выбор методов очистки воды определяется требования- ми, предъявляемыми к воде и ее качеством. Ниже перечисле- ны основные методы, чаще всего применяемые в практике:
1. Механические.
2. Физико-химические.
3. Химические.
4. Биологические.
2.2. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА
2.2.1. ПРОЦЕЖИВАНИЕ
Перед более тонкой очисткой сточные воды при необхо- димости необходимо очистить от взвешенных веществ. Круп- ные примеси способны засорить трубы, негативно повлиять на эффективность работы очистных сооружений. Для улавлива- ния крупных примесей применяются решетки.
Основным элементом решетки является рама с металли- ческими прутьями, расположенными параллельно друг другу создающих плоскость с прорезями, через которую процежива- ется вода. Как правило, применяют прутья прямоугольной формы. Толщина стержней обычно равна 6-10 мм, ширина прозоров между стержнями обычно принимается равной 10 или 16 мм. Решетки устанавливают под углом 60-75º в пазах, сделанных в боковых стенках, чтобы можно было снимать ре- шетки и при необходимости заменять другими. Так как решет- ка стесняет живое сечение потока, то канал или камера, в ко-

78 торых устанавливается решетка, должны быть несколько шире основного лотка или канала (рис. 2.2).
Рис.2.2. Решетка с ручной очисткой
Размер решеток определяется из условия обеспечения в прозорах решеток оптимальной скорости 0,8-1,0 м/с при мак- симальном расходе сточных вод. При большей скорости улов- ленные загрязнения «продавливаются» через решетки. При меньшей скорости в уширенной части канала перед решеткой начинают выпадать в осадок крупные фракции песка.
Исходя из общей ширины решеток, подбирается необхо- димое количество рабочих решеток, дополнительно устанав- ливают 1-2 резервные решетки и предусматривают обводной канал для пропуска воды в случае аварийного засора решеток.

79
При большом количестве улавливаемых отбросов (более
0,1 м
3
/сут) их удаление и подъем из воды механизируется
(рис. 2.3). Задержанные загрязнения подвергаются дроблению на специальных дробилках.
Решетки-дробилки (рис.2.4) представляют собой агрегат, совмещающий функции решетки и дробилки. В них измель- чаются отходы до необходимой крупности непосредственно в потоке сточных вод. Отечественная промышленность выпус- кает решетки-дробилки марки РД и круглые решетки- дробилки марки КРД.
Решетки-дробилки типа РД состоят из вращающегося щелевого барабана с режущими пластинами и резцами, непод- вижного корпуса с трепальными гребнями и приводного меха- низма. Измельчение отбросов происходит при взаимодействии пластин и резцов с трепальными гребнями корпуса.
Для удаления более мелких взвешенных веществ приме- няют сита барабанные и дисковые. Сито барабанного типа представляет собой сетчатый барабан с отверстиями 0,5-1 мм.
1 2
3 1
2 3
1 2
3 в
) б
) а
)
Рис.2.3. Виды решеток с граблями для очистки:
1 – решетка, 2 – бесконечная цепь, 3 – грабли

80
При вращении барабана сточная вода фильтруется через внешнюю или внутреннею поверхность в зависимости от под- вода воды снаружи или внутрь. Задерживаемые примеси смы- ваются с сетки водой и отводятся в желоб.
Рис.2.4. Решетка-дробилка РД
1 – щелевой барабан, 2 – приводной механизм, 3 – отводной дюкер
2.2.2. ОТСТАИВАНИЕ
Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей под действием силы тяжести. При отстаивании легкие частицы сплывают наверх, а тяжелые осе- дают на дно. Отстаивание воды практикуется как в качестве самостоятельного процесса ее очистки, так и после обработки ее коагулянтом.
Отстаивание осуществляется в горизонтальных, радиаль- ных и вертикальных отстойниках, а масла и нефть улавлива- ются специальными приспособлениями – нефтеловушками.
При проектировании этих аппаратов вода предварительно исследуется в лаборатории. Выявляется кинетика осаждения или всплывания взвеси. На основании полученных данных определяется время пребывания воды в отстойнике для осво- бождения ее от грубой взвеси.

81
Если система монодисперсная выпадение частиц подчиня- ется закону Стокса: при постоянной температуре скорость оседа- ния частиц прямо пропорциональна квадрату их диаметра:
g
d
Ж
Т








2
)
(
18 1
(2.2) где ν – скорость выпадения частиц, см/сек; ρ
Т
– плотность час- тицы, г/см
3
; ρ
Ж
–плотность жидкости, г/см
3
; η– коэффициент вязкости, г/см сек; d – диаметр частиц, см; g – ускорение силы тяжести, см/сек
2
Зависимость скорости осаждения частиц от времени в мо- нодисперсной системе выражается прямой линией, наклонной к оси абсцисс (рис. 2.5), в некоторой точке эта прямая имеет пере- лом и идет параллельно оси абсцисс; эта точка соответствует полному выпадению суспендированного вещества.
Рис.2.5. Кривая седиментации монодисперсной системы
Если система полидисперсная, количество выпавшего вещества не находится в прямой пропорциональной зависимо- сти от времени, и указанная зависимость в той же системе изображается кривой (рис.2.6).
С увеличением размера частиц и скорости осаждения ли- нейный закон нарушается. Возникает турбулентность при об- текании движущейся частицы жидкостью, когда помимо вяз-
0 20 40 60 80 100 120
в
ы
па
в
ш
а
я
с
ус
пе
нз
и
я
,
%
время

82 кости на движение частиц начинают оказывать влияние инер- ционные силы.
Рис.2.6. Кривая седиментации полидисперсной системы
При 2<Re<500 имеем сф
4 3
C
gd
U
B
T




(2.3) где С
сф
– коэффициент сопротивления сферических частиц.
В общем виде закон сопротивления при падении твердой частицы в жидкости может быть представлен следующей формулой
2 2
Т
Т
d
U
C
F


(2.4) где С
Т
– коэффициент сопротивления твердой частицы, d – диаметр частицы, определенный как диаметр равновеликого по объему шара.
Для случая, когда частицы имеют не шарообразную фор- му, вводят понятие эквивалентного диаметра, который опре- деляют как диаметр сферической частицы той же плотности, оседающей со скоростью, равной скорости движения частицы.
В практике водоочистки скорость осаждения частиц U при температуре воды 10°С называют гидравлической крупностью
А
В
0 20 40 60 80 100 120
500>

83 частиц, ее определяют опытным путем и используют при рас- чете для осветления воды.
Скорость осаждения частиц неправильной формы меньше скорости осаждения сферических частиц. Это учитывает ко- эффициент λ, равный 1-3.





сф
4 3
C
gd
U
B
T
(2.5)
Определение С
т затруднено, так как нужно знать скорость осаждения, которая входит в формулу для определения числа
Рейнольдса, а от последнего, в свою очередь, зависит значение коэффициента сопротивления. Эта зависимость опытным пу- тем.
Приведенные формулы неприменимы для вычисления скорости агрегативно-неустойчивых взвесей.
2.2.2.1. ПЕСКОЛОВКИ
Содержащиеся в сточной воде нерастворимые вещества
(например, песок) крупностью 0,15-0,25 мм могут накапли- ваться в отстойниках, метантенках, адсорберах и других аппа- ратов очистки снижая тем самым производительность этих сооружений. Осадок, содержащий песок, плохо транспортиру- ется по трубопроводам, особенно самотечным.
Для предварительного выделения из сточных вод нерас- творенных минеральных примесей под действием силы тяже- сти применяются песколовки. Песколовки предусматриваются в составе очистных сооружений при производительности свыше 100 м
3
/сут.
По направлению движения воды песколовки подразделя- ются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние подразделяются на тангенци- альные и аэрируемые.
Горизонтальные песколовки представляют собой гори- зонтальные отстойники – сооружения длиной намного превос-

84 ходящей ширину с прямоугольным поперечным сечением
(рис. 2.7). Важнейшими элементами песколовки являются: входной и выходной каналы; бункер для сбора осадка, распо- лагаемый в начале песколовки. Кроме этого, в песколовке имеются механизм для перемещения осадка в бункер и гидро- элеватор для удаления песка. Механизмы применяются двух типов: цепные и тележечные. Цепные механизмы состоят их двух бесконечных цепей, расположенных по краям песколов- ки, с закрепленными на них скребками. У днища скребки пе- ремещаются против движения воды (в сторону бункера). Ме- ханизмы тележечного типа состоят из тележки, перемещаемой над песколовкой по рельсам вперед и назад, на которой под- вешивается скребок. При возвратном движении скребок под- нимается.
Конструкции впускных и выпускных устройств сточных вод должны обеспечивать равномерное распределение потока по живому сечению отстойника. Обычно пуск воды осуществ- ляется по фронту отстойника через незатопленный водослив с устройством направляющей полупогружной перегородки в начале отстойника. Для отвода осветленной воды в торце от- стойника установлены водосборные лотки с устройством пе- ред ними полупогружных стенок, предназначенных для за- держания всплывающих веществ. Конструкцию и размеры иловых приямков отстойников выбирают в зависимости от вида осадка и способа его удаления.
Кроме механизмов, для перемещения осадка применяют- ся гидромеханические системы, которые представляют собой смывные трубопроводы со спрысками, уложенными вдоль днища в лотках и ориентированные в сторону бункера. Схема песколовки с гидромеханической системой представлена на рисунке 2.8. При подаче воды в систему осадок у днища псев- доожижается и перемещается в сторону бункера. Взмучивание осадка не происходит, напротив, идет подсос к днищу верхних слоев осадка и последующий их смыв в бункер.