Методы фильтрации в очистке сточных вод. Сетчатые фильтры и фильтры с зернистой загрузкой

При очистке ст. вод фильтрованием очищаемую воду пропускают через пористую фильтровальную перегородку, за­держивающую взв-ные вещ-ва и пропускающую воду. Скорость процесса зависит от разности давлений, создаваемой по сторонам фильт-ной перегородки,и сопр-ния, ис­пытываемого жид-тью при движении через эту перегородку.

Различают фильтрование с образованием осадка на филь­тровальной перегородке (поверхностное фильтрование), когда тв. частицы почти не проникают вовнутрь перегородки, и фильтрование с закупориванием пор фильт-ной перего­родки, когда на поверхности перегородки осадок почти не об­раз-ся и тв.частицы задержив-тся внутри ее пор.

Сетчатые фильтры. К фильтрам такого типа отн-тся барабанные сетки и микрофильтры.В ЦБП барабанные сетки исп-ют в системах локальной очистки коросодержащих ст.вод,их можно приме-нять в схеме общезаводских очистных сооружении перед фильтрами с зернистой загрузкой, в кач-ве предохранит-ного сооружения. На микрофильтрах можно очищать волокносодержащие ст. воды, но больший интерес они предс. как оборудование для доочистки очищенных ст-х вод после вторичных отстойников. Конструктивно барабанные сетки и микрофильтры мало отличаются. Микрофильтры вращаются и промываются непрерывно.

В целом на эффект очистки и гидравлические характеристики работы (потерю напора в аппарате) барабанных сетчатых фильтров оказывают влияние состав загрязнений очищаемой воды, размер ячеек рабочей сетки. Скорость фильтрования, условия промывки, а для микрофильтров – скорость перемещения сетки. Фильтрование с закупориванием пор фильтровальной перегородки. Этот вид фильтрования используют в фильтрах с загрузкой, в частности с зернистой. Загрузка фильтра — это искусственно созданная пористая структура из различных или одинаковых по своей природе и свойствам поверхности, гранулометрическому составу и плот­ности фильтрующих материалов.

В ЦБП и гидролизной промышленности фильтры с зернистой загрузкой применяют в схемах общеза­водских очистных сооружений для доочистки сточных вод после биологической и физико-химической очистки.

Зернистые загрузки по плотности материала бывают тяжелые и легкие. В практике очистки ст. вод ЦБП и гидролизной промышленности нашли применение только загрузки из кварцевого песка.

Фильтры бывают однослойные и многослойные. В однослой­ных фильтрах загрузка состоит из зерен одного материала и уложена в фильтрах с тяжелой загрузкой с уменьшением круп­ности зерен снизу вверх, в фильтрах с плавающей загрузкой— сверху вниз (рис. 12.16,а). Загрузка многослойного фильтра (рис. 12.16,6) состоит из нескольких слоев разных материалов, уложенных с уменьшением плотности и увеличе­нием размера зерен снизу вверх. В соврем-й практике очи­стки ст.вод диапазон скоростей фильтрования широк: различают медленные (v = 0,5—5,0 м/ч), скорые (v = 5,0— 25 м/ч) и сверхскорые (v>25 м/ч) фильтры. Наибольшее рас­прост-ние в очистке произв-ных сточных вод имеют скорые и сверхскорые фильтры, открытые и закрытые. Значительное влияние на режим работы фильтров оказы­вает промывка (регенерация) фильтров. Если в процессе про­мывки фильтрующая загрузка отмывается недостаточно, это приводит к постепенному накоплению в ней остаточных загряз­нений, что сокращает рабочий период, а в отдельных случаях может вообще вывести фильтры из строя. Сейчас наибольшее распространение имеет периодическая регенерация фильтрую­щей загрузки, однако разработан целый ряд конструкций фильтров с непрерывной, регенерацией

В ЦБП и гидролизной промышленности для доочистки сточ­ных вод после биологической и физико-химической очистки пе­ред повторным использованием в производстве применяют зер­нистые фильтры с тяжелой загрузкой из кварцевого песка, од­нослойные, в к-х фильтрование идет в направлении умень­шения крупности загрузки (рис. 12.16, в), называемые контактными осветлителями. По эффективности они анало­гичны фильтрам с многослойной загрузкой. Контактные освет­лители при доочистке биологически очищенных сточных вод работают без реагентной обработки, но могут использоваться и с предварительным коагулированием воды.

Расширение использования метода фильтрации через зер­нистые загрузки в ЦБП и гидролизной промышленности воз­можно за счет увеличения ассортимента используемых загру­зок, в том числе плавающих, применения многослойных фильт­ров, применения сверхскорого фильтрования с непрерывной регенерацией загрузки, автоматизации процессов фильтрова­ния и промывки.

1.Классификация загрязнений ст. вод по фазово-дисперсным приз-накам и физико-хим-ким показа-телям. По физико-хим. показателям загряз-я подразд-ся на 2 класса 1)Физ-кие. Показатели: цвет,мутность,прозрачность,запах и интенсивность запаха (по 5-ти бальной шкале),вкус,t⁰ 2)Хим-кие. показатели хар-ют общую загрязненность, окисляемость, ХПК,общее содержание растворенных в-в; нелетучих вещ-в; общее солесодержание(минер. растворение в-ва (остаток после прокаливания))активная реакция Н₂О (рН);щелочность,кислотность;жесткость. На кач-во Н₂0 влияет содержание растворенного кислорода (чем >О_2,тем лучшеН₂О по кач-ву) Содержание растворенных в воде минер. в-в(в виде ионов) растворены, если не в виде ионов то выпадают в осадок, к-й отделяют) При сбросе индивид-х в-в со ст.вод.в водоём они будут оказывать на обитателей водоёма различные виды воздействий, называемые видами вредности. Принято различать 3 вида вредности:- санитарно токсикологический- эти загрязнения оказывают токсичное воздействие на обитателей водоёма. общесанитарный- эти загрязнения вызывают снижение содержания кислорода и могут вызвать бактериальные загрязнения и органолептический все эти виды присущи всем индивидуальным вещ-вам. По фазово дисперсным признакам загрязнения делятсяна 5 групп: 1) грубодисперсные 2)мелкодисп-ные 3)ВМС (высоко молекулярные соед-ия)и коллоиды 4) молекулярно-раствореные 5) растворе-ные минер-ные вещ-ва –загрязнения удаляются после-довательно от наиболее крупных к наименьшим.

1. загрязнения 1 группы удаляются м-дами гравитации, отстаивания и фильтрации (процеживание и фильтрациячерез перегородку)

2. при очистке загрязнений 2 группы исп-т два подхода - без измения фазоводисперсного сост-я гравитационные м-ды(кроме отстаивания) и фильтрация(микрофильтрация и фильтрация ч\з зернистый фильтр)

- с изменением фазоводисперсного сост-я. Исп-ся флокуляция т.е. укрупнение мелкодисперсных примесей до состояниягрубодисперсных. Обычно для укрупнения исп-ют спец-е реагенты-флокулянты.

3. ВМС и коллоиды 2 гр-пы м-дов:

-без изменения фазоводисперсного состояния.Здесь чаще исп-ют м-ды фильтрации на молекулярном уровне ч/з спец-е мембранные фильтры чаще всего прим-т ультрафильтрации. Это м-д концентрирования ВМС и коллоидов сконц-ть можно до max конц.25%(обычно 16-20%).

-с изменением фазодиспер-го сост-я:2 направления:а) укрупнение ВМС и коллоидов до мелкодисперсных примесей обычно этот процесс осущ-ют путем коагуляции ВМС и коллоидов.Обычно пр-с осущ-ют путем исп-я спец-х реагентов коагулянтов в кач-ве к-х наибольшее распр-е получил Al₂(SO₄)₃

б) деструкция ВМС коллоидов до молекулярнорастворимых органич-х вещ-в с последующим удалением их из стоков м-дами характер-ми для в-в 4 группы.

4. Молекулярнорастворимые орган-е в-ва м-ды удаления:биологические м-ды удаления(исп-ся практич. везде); адсорбция;ректификация.

5. Минеральные в-ва растворенные в воде (они наход-ся в виде ионов)

- катионирование, анионирование

- упаривание и конденсация паров воды

- кристаллизация: изменение t, изменение рН

2.МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТ. ВОД. ГРАВИТАЦИОННЫЕ М-ДЫ УДАЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ механическая очистка включ. в себя ряд послед-но осущест-ых процессов,предназ-ных для удаления загрязнений различной степени дисперсности и разл. происхожд-я, исп-ся для отделения от воды взв-х примесей, действуют на применении сил, рассматриваемых в механике: гравитационных, центробежных и сил давления жидкости. Отстаивание. При отстаивании происходит гравитационное осаждение взв-х в-в,имеющих плотность > или < плот-ти воды В1-ом случае они опускаются на дно сооруж-я, во 2-ом всплывают к поверхности жид-ти.К сооруж-м работающим по принципу отстаивания относят отс-ки и песколовки. Песколовки Производ-ные ст. воды при по­ступлении на общезаводские оч-е сооруж-я не должны содер-ть тяж-х минер примесей,спос-х созда­вать отложения в коммуникациях, вызывать поломку механиз­мов,осложнять обработку осадков из перв-х отст-в.Для выделения из ст. вод тяж-х примесей минер-го происхождения (в основном песка) до очистки от более легких орг-х взв-х в-в в отст-х прим-ют песколовки.

Принцип разделения взвеси в песколовках основан на разнице гидравлических крупностей минер-й и орган-й взвеси в силу меньшей плотности последней. Песк-ки должны задерживать частицы песка и аналогичных примесей d 0,15 мм и более.

По направлению движения потока ст.жидкости песк-ки подразделяют на гориз-е с прямолине-йным и круговым движением воды (рис. 12.5,а), на аэрируемые и тангенциальные - с винтовым (вращ-но-поступ-м)дви­жением воды(рис.12.5, б, в).

В песк-х скорость движ-я жид-ти д. б. постоянной, независимо от колебаний притока ст. вод на оч-е сооружения. Иначе, при ↑ скорости ↑ допустимых пределов частицы расчетной гидрав­лической крупности не будут задерж-ся в песк-е(рис. 12.4,а), а при сильном ее уменьшении в сооружении будут осаждаться легк. примеси орган-ого происхожд-я. Поддержание постоянной скорости в песколовках осущ-ют применением на выходе из песколовок водосливов с ши­роким порогом, изменением степени аэрации (в аэрируемых песк-х), использ-ем системы автоматиз-ного контроля уровня воды. Отстойники. Их исп-ют для выделения из ст. вод взв-х в-в любого происхожд-я минер-х и орган-х и любой плотности. В ЦБП наряду с сет­чатыми фильтрами они явл. самыми распрост-ми для оч-ки ст. вод. В оч-ых сооруж-ях они раздел-ся на первич­ные перед дальнейшей физико-хим-й или биол-й очисткой и на вторичные, третичные - после каждой ступени биол-й очистки. Гориз-ные отст-ки пред­с.с. прямоугольные в плане резер­вуары глубиной 1,5—4,0 м с приямком для сбора осадка, обычно располагаемым в начале сооруж-я; осадок сдвига­ется в приямок при помощи скребкового механизма. Вертик. отс-ки имеют 1 круглую в плане форму и большую глубину, чем радиальные; d до 9 м. В кач-ве первич-х вертикаль­ные отстойники встречаются в ЦБП редко. На бумажных и картонных производствах для локальной очистки ст. вод исп-т конусные массоловушки разных типов. Вода в них поступает сверху, наклонным щитом напр-ся в нижнюю часть отстойной зоны, выходит из-под щита и поднимается ↑, очищаясь при этом. Сборное устрой­ство состоит из центральных и периферийного лотков с незатопленными водосливами. Осадок удаляется под гидростатиче­ским давлением. Тонкослоиные отстойники классифицируют по форме сечения элементарных отстойных зон (трубчатые и по­лочные), по направлению движения воды и осадка — с прямо­точной, противоточной и перекрестной схемами. Решетки. По принципу действля решетки можно отнести к фильтр-му оборуд-ю, работ-му с образо-ванием осадка на фильтров-ной перегородке. Их включ. в состав системы очистки ст. вод первыми в кач-ве предохранит-ных сооруж-й для улавливания крупных, плавающих загрязнений, к-е способны привести к забиванию коммуникаций, поломкам движущихся частей оборудования и т. д. Решетки кзготавливают из стержней прямоугольной формы с прозорами не > 16 мм. Они бывают подвижные, неподвижные; устанавливаемые вертикально или наклонно. Снятые отбросы дробят в спец-х дробилках и возвращают в поток воды перед реш-ми или вывозят в контейнерах с мусором.

5. ФИЗИКО-ХИМ-КИЕ М-ДЫ ОЧ. СТ. ВОД. ПРИМЕНЕНИЕ М-ДОВ КОАГУЛЯЦИИ. физико-химические м-ды оч. ст. вод многообразны. При их определенном сочетании можно очищать воду любой загрязненности до любой желаемой степени чистоты. Для очистки ст. вод широко применяют на практике м-ды, к числу к-х относ-ся коагулирование,нейтрализация, окислительные м-ды, десорбция,, адсорбция, ионный обмен, мембранные м-ды. Следует отнести и ряд других, м-ды экстракции, ректификации, кристаллизацип и др., но использ-ие их в практике оч. ст. вод ЦБП ограничено эконом-ми показателями. Флокуляция -т.е. укрупнение мелкодисперс. примесей до грубодиспер. применяют- флокулянт. Коагуляция служит для удаления из водыВМС и коллоидов в результате их укрупнения до мелкодисперсных в-в путем использ. реагента-коагулянт. Эффективность действия коагулянтов, прим-х в практике очистки природных и ст. вод, ↑ из-за их способности образовывать при взаимодействии с водой хлопья малорастворимых соед-й, обычно гидроксидов или основных солей. В результате взаимодействия получ-ся выпадающие в осадок хлопья, к-е предс. с комплекс гидроксида, различных примесей и самой воды, увлеченной при образовании хлопьев. Хлопья, взаимод-вуя друг с другом, образуют своеобразный сетчатый фильтр, захватывающий при осаждении или флотации взв-ные частицы, содерж-ся в ст. водах.Скорость формирования хлопьев ↑ при ↑ t воды и при перемешивании из-за возрастания подвижности частиц и числа столкновений между ними. Процесс коагуляции подразделяется на гомокоагуляцию (образование водными раств-ми минер. солей) коагулирующая способность зависит от заряда катиона и гетерокоагуляцию в этом процессе испол.реагенты минер. солей к-е при взаимодейс-и с водой приводят к образ-ю нераств-х соед-й, облад-щих коагулирующей способностью на практике из таких соед-й нах-т прим-е соли сернокислый Al (глинозем). Коагулир-щей спос-ю при пр-сах гетерокоагуляции обладают гидроксиды.В момент р-я солей обр-ся мелкодисп. ч-цы на поверх-ти к-х сорбир-ся скоагулированые ВМС и коллоиды, а также молекулярно раств-е орг-е в-ва. При формир-и крупных хлопьев они отдел-я (осаждаются)из воды.Формирование шлама обычно протекает медленно,для ускорения его формирования исп-т реагенты – флокулянты, ускоряю-е пр-с в десятки раз. Электрокоагуляция пр-с протекает по сущ-ву как и коагуляция. Технологическая схема коагуляции обычно включ. 3стадии I-смешение воды с коагулянтом II-хлопьеобраз-ие III –осветление (отстаивание)

Поиск по сайту: