Механично пречистване на отпадни води

В и КСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 4, 2007

 

 

Самопречистване, категории води, видове съоръжения за механично пречистване

Важността на водата като фактор със сериозно влияние върху екологичното равновесие, е неоспорима. Факт е, че немалка част от битовите отпадни води продължават да се изхвърлят директно във водните басейни. А това освен до нарушаване на екологичното равновесие, би могло да доведе и до санкции - по линия на европейското ни членство и приетите от държавата договорености. Това превръща въпроса за ефикасното пречистване на битовите отпадни води преди връщането им във водните басейни във все по-актуален. След като в предишния брой на сп. Инженеринг ревю разгледахме технологичните особености на химическото и биологичното пречистване на отпадните води, в настоящата статия ще се спрем основно на първото стъпало от пречиствателните станции - механичното. Но преди да разгледаме основни съоръжения, използвани за механично пречистване на отпадните води, нека обърнем внимание на т.нар.

Самопречистване

Представлява процес, при който във водоприемника протича комплекс от сложни хидродинамични, хидробиологични, физикохимични и др. процеси, благодарение на които се възстановяват природните му качества. Способността на естествените водоеми за самопречистване е ограничена и зависи от много фактори, осигуряващи наличие на разтворен кислород във водата, като дебит на водния поток, температура, дълбочина и др. Освен множеството фактори, върху способността за самопречистване значително влияние оказват процесите на разпространение на замърсяващите вещества във водния басейн и тяхната трансформация и разграждане. При постъпването си във водния басейн замърсяващите вещества са подложени едновременно под въздействието на тези два процеса. Разпространението на замърсяващите вещества основно зависи от скоростта на водния поток.

Самопречиствателната способност на водоприемника се определя от пределно допустимата концентрация (ПДК) на замърсяващи вещества в пречистените отпадни води. При постъпване на замърсени отпадни води с концентрация на вредни вещества по-висока от пределно допустимата, може да настъпи нарушаване на екологичното равновесие на водния басейн, характеризиращо се с бързо изчерпване на разтворения кислород и започване на процес на гниене.

Според българското законодателство има

Три категории подпочвени и повърхностни води

Всяка категория се характеризира с определени максимално допустими стойности на ПДК. Първа категория включва води, които се използват за питейни нужди, в хранителната и други промишлености, изискващи качества на питейна вода, в плувни басейни и др. Втора категория обхваща води, които се използват за водопой на добитък, воден спорт, културни нужди, рибовъдство и др. В трета категория попадат води, които се използват за напояване, за промишлеността и др.

В зависимост от категорията на повърхностно течащите води, според Наредба № 7 се определя допустимата степен на замърсяване. Показателите, на базата на които се определя допустимата степен на замърсяване на различните категории повърхностни течащи води, са:

l общофизични и неорганични химични показатели. Тук се включват температура, цвят, мирис, активна реакция, електропроводимост, наситеност с кислород и разтворен кислород, хлорни и сулфатни йони, различни метали и др.;

l показатели за органични замърсяващи вещества - органични неразтворени вещества, химична потребност от кислород (ХПК), биологична потребност от кислород (БПК) и др.

l показатели за неорганични вещества от промишлен произход - живак, кадмий, олово, арсен и др.;

l показатели за органични вещества от промишлен произход - анионоактивни детергенти, феноли, нефтопродукти и др.

l биологични показатели - индекс на Пантле Бук, индекс на Зелинка-Марван Ротщайн, степен на изравненост на макрозообентоса и др.

Пречистването на отпадните води основно се извършва по няколко метода - механични, химични, физико-химични и биологични. Изборът на метод зависи от характера на замърсяването и от степента на вредност на примесите. Обикновено преди биологичното и физико-химичното пречистване се провежда механично пречистване с цел отстраняване на неразтворените вещества. Поради факта, че при този метод се отстраняват най-вече едри механични примеси и утайки, той по-често се явява първи етап от пречистването на водите и много рядко се прилага като единствен и окончателен метод.

Механично пречистване на отпадни води

Механичният метод за пречистване включва няколко етапа - прецеждане, утаяване, филтриране и отделяне на неразтворените частици чрез хидроциклони и центрофуги. Прецеждането е първият етап от механичното пречистване. Осъществява се посредством сита и решетки, с помощта на които се отстраняват влачените от водата едри механични примеси. Чрез утаяване в специални песъкозадържатели се отстраняват частиците от минерален произход - пясък, въглища, сгруя и др.

Видове и характеристики
на ситата

Ситата са пречиствателни съоръжения, характеризиращи се с не голям пречиствателен ефект. Използват се най-често при пречистването на градски отпадни води и в различни производства, като част от технологичното оборудване и за задържане на ценни материали, които могат да се използват повторно в производството. Независимо от различната си конструкция, основен елемент за всички сита е филтърната мрежа, през която преминава отпадната вода. Вместо мрежа, е възможно използването на листове с отвори. Материалите, от които се изработват най-често ситата, са неръждаема стомана, месинг, пластмаса и др. Различните производители предлагат мрежи с различна големина на отворите.

Ситата могат да се класифицират на основата на различни признаци. В зависимост от конструкцията могат да бъдат - ротационни, барабанни, дискови, лентови и др. Според начина си на почистване, се разделят на сита със сухо почистване и на сита с мокро почистване. Сухото почистване се извършва с четки и въздух под налягане, а мокрото - с вода. В практиката се използват и сита, с възможност за самопочистване. При този тип сита върху ситовата част, разположена под наклон, се изсипва непрекъснат поток от отпадни води, които почистват ситото.

Ситата не намират широко приложение, тъй като броят на недостатъците превишава преимуществата им. Те са характеризират с малък коефициент на полезно действие, значителен разход на електроенергия, малък пречиствателен ефект, а основното им предимство е малката площ, която заемат. Поради малкия пречиствателен ефект на ситата, се налага пред тях да се монтират решетки

Конструкция на решетките

Решетките са задължителен елемент за всяка една пречиствателна станция. Те задържат едрите механични примеси, влачени от водата, предпазвайки монтираните след тях съоръжения от блокиране.

Като конструкция решетките представляват метални рамки, в който успоредно са заварени метални пръти. Обикновено прътите са разположени вертикално с оглед на по-лесното им почистване. Най-често използвани в практиката са пръти с правоъгълно напречно сечение със закръглени входни ръбове за намаляване на хидравличното съпротивление. Този тип пръти задържат по-голямо количество отпадни материали и почистването им е сравнително по-лесно.

Решетките се монтират на входа на пречиствателната станция. Разполагат се в специално разширение на канала, по който се довеждат замърсените води. Могат да се монтират вертикално или под наклон 45-75 градуса спрямо нивото на водния поток за по-лесното им почистване. За по-лесно изваждане на решетката при нужда от ремонт или цялостна подмяна, тя се поставя на страничната стена на довеждащия канал.

Видове и ефективност на решетки

Решетките могат да се класифицират на основата на много показатели. Сред тях е разстоянието между прътите на решетките. В зависимост от светлото разстояние между прътите, решетките са обикновени, наричани още фини и груби. Спрямо конструктивните си особености, решетките могат да се класифицират по няколко показателя. Най-често се определят като подвижни и неподвижни.

Друг критерий за класификация на решетките е в зависимост от начина на почистване. На основата на този признак решетките се определят като такива с механизирано или с ръчно почистване. Обикновено механизираното почистване се прилага при сериозно замърсени води, при които денонощното количество на задържаните отпадъци надвишава 0.1 m3/d. Сред многообразието от видове решетки са и т.нар. решетки-дробилки, при които прецеждането и раздробяването на задържаните отпадъци са обединени. Те едновременно задържат и раздробяват по-едрите отпадъци. Подходящи са най-вече за малки пречиствателни станции. Обикновено се монтират в открити канали, като пред тях задължително се поставят груби решетки, предпазващи ги от задръстване.

Ефективността на решетките зависи от много фактори. Определящите са видът на отпадните води, разстоянието между прътите на решетката, начинът на почистване. За ефективността на работа на една решетка се съди по количеството на задържаните отпадъци на човек за една година. Ефективността на решетките до голяма степен зависи и от правилното им оразмеряване, което се свежда до определяне на размера на решетката и хидравличните загуби, които причинява.

Песъкозадържатели

За отделянето на по-тежките минерални примеси, като пясък, стъкла, въглища и др., пред първичните утаители се изграждат песъкозадържатели. Тези съоръжения най-често са изградени от стоманобетон, в който се утаява по-голямото количество от минералните вещества, съдържащи се в отпадните води. За ефективната работа на песъкозадържателите основното изискване е скоростта на водния поток да се поддържа в определени граници. Препоръчителната скорост е около 0,30 m/s. Поддържането й се постига с регулиране на изтичащия от съоръжението воден поток.

Песъкозадържателите основно се класифицират в зависимост от посоката на движение на водния поток в тях. Разделят се в три групи - хоризонтални, вертикални и песъкозадържатели с въртеливо-постъпателно движение.

l Вертикалните песъкозадържатели се характеризират с малка пречиствателна способност, поради което намират много малко приложение в практиката.

l Поради по-големия си пречиствателен ефект, най-разпространени са хоризонталните песъкозадържатели. Подразделят се на два вида - с праволинейно и с кръгово движение на отпадната вода.

Хоризонталните песъкозадържатели с праволинейно движение най-често са с правоъгълно или трапецовидно напречно сечение. Срещат се и с квадратно, триъгълно, овално или друг вид напречно сечение. Този вид песъкозадържатели сe разделят на няколко успоредни и свързани помежду си секции. Всяка секция, от своя страна, разполага с обособени работна част и камера. През работната част преминава водният поток. Камерата е предназначена за събиране на отделилия се пясък.

Хоризонталните песъкозадържатели с кръгово движение на водата представляват цилиндрични резервоари с конично дъно. Работната част се оформя от периферни кръгови петоъгълни улеи. Предимството им е, че заемат значително по-малка площ от праволинейните и са сравнително по-икономични.

l Песъкозадържателите с въртеливо-постъпателно движение се класифицират в зависимост от вида на движението като тангенциални, извършващи вертикално въртеливо движение и аерирани, извършващи хоризонтално постъпателно движение.

Тангенциалните песъкозадържатели са с кръгла форма и цилиндрично напречно сечение. При този вид песъкозадържатели се постига много добро отделяне на пясъка от отпадните води, благодарение на създаващото се в тях винтово вертикално движение. В сравнение с другите видове песъкозадържатели, те задържат и много по-малко количество органични вещества.

В аерираните песъкозадържатели въртеливото хоризонтално постъпателно движение е следствие от едновременното действие на два процеса - подаване на въздух под налягане от пневматични аератори, монтирани на една от надлъжните страни, създаващи въртеливо движение на водата, и хоризонтално постъпващия воден поток. Формата на този вид песъкозадържатели е цилиндрична, а най-подходящо е овалното напречно сечение.

За оразмеряване на хоризонталните и аерираните песъкозадържатели се използват различни методи, които са общи и за двата вида песъкозадържатели. Целта е да се определи работната им дължина, площта на напречното им сечение, хоризонталната им площ и времепрестоят. При оразмеряването на песъкозадържателите с въртеливо-постъпателно движение трябва да се вземат предвид скоростта на водата в довеждащия и отвеждащия канал, хидравличното натоварване и времепрестоят.

Допълнителни съоръжения

За допълнителната обработка на утаилия се в песъкозадържателите пясък, характеризиращ се с висока влажност, се изграждат допълнителни съоръжения - бункери, хидроциклони, площадки и събиратели на пясък.

Хидроциклоните обикновено се монтират непосредствено преди бункера. Използват се напорни хидроциклони, които обезводняват пясъка и отделят останалите в него органични вещества. Бункерите се изграждат в близост до пречиствателната станция, като при по-големи станции в случаи на необходимост се използват няколко бункера.

Площадките се използват единствено за обезводняване на пясъка. За тази цел те са с дрениращо дъно. Разделят се на секции и се ограждат с диги. Ако теренът позволява, могат да се изградят събиратели на пясък.

За усредняване на състава и разхода на отпадните води се използват

Усреднители

Използваните усреднители са няколко вида, в зависимост от начина на смесване на постъпващото количество воден поток. Разделят се на усреднители с диференциален поток, с механично или пневматично смесване и радиален усреднител-утаител. В зависимост от колебанията в концентрацията на замърсяващите вещества се избира типът на усреднителя, който би могъл да бъде барботажен, с механично разбъркване, многоканален и др. При усреднителите с барботиране, хоризонтално по цялата им дължина е монтирана перфорирана тръба. Изискването при този вид усреднители е максимално равномерно разпределение на отпадните води по цялата площ на усреднителя.

Радиалния усреднител-утаител изпълнява едновременно функциите на утаител и усреднител. В пречиствателните станции усреднителите се монтират преди утаителите. Усреднители с механично разбъркване се използват за усредняване на състава на отпадните води, съдържащи суспендирани вещества над 500 mg/dm3.




Новият брой 8/2017

брой 8-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top