Файл: Очистка промышленных сточных вод..pdf

Продолжительность пребывания сточных вод в от­ стойнике с вращающимся сборно-распределительиым устройством определяется временем одного оборота сборно-распределительного лотка. За это время взве­ шенные частицы должны осесть на глубину отстойной части Н. Таким образом, время одного оборота сборно­ распределительного устройства

С такой же скоростью, как и сборно-распределитель­ ный лоток, вращается илоскреб, сгребающий осадок в шламовый приямок, расположенный в центре отстойни­ ка. Скорость движения илоскреба должна быть такой, чтобы осадок не взмучивался, т. е. 2—3 об/ч. Это ограни­ чивает производительность отстойника. Радиальные от­ стойники с вращающимся сборно-распределительным устройством рекомендуется применять для отстаивания сточных вод, содержащих не более 500 мг/л взвешенных веществ.

Если в сточных водах содержится не более 4 г/л взве­ шенных веществ, имеющих хлопьевидную структуру и способных к агрегации, применение осветлителей со взвешенным слоем осадка более выгодно, чем примене­ ние отстойников.

В осветлителях вода проходит снизу вверх через слой ранее выпавшего шлама с такой скоростью, чтобы объем шлама увеличился в несколько раз, но взвешенные час­ тицы не уносились из зоны концентрирования взвеси. При движении сточной воды через такой взвешенный слой за счет многократных столкновений частиц взвеси

смассой хлопьев ранее выпавшего шлама увеличивает­ ся степень задерживания мелких суспендированных час­ тиц по сравнению с задержанием их в отстойниках.

Эффект улучшения качества осветленной воды и уве­ личение производительности сооружения по сравнению

сотстойниками равной площади делают применение ос-

46

ветлителей целесообразным в большинстве случаев, а также при очистке воды от взвешенных веществ коагули­ рованием.

Осветлители проектируются круглого (диаметр до 14 м) или прямоугольного сечения. Площадь осветлите­ ля с вертикальной зоной осветления не должна превы­ шать 150 м2.

При коагулировании взвесей алюминиевым или же­ лезным коагулянтом (сульфатом алюминия или желез­ ным купоросом) камеры реакции для формирования хлопьев перед поступлением, воды в осветлители не нуж­ ны, так как взвешенный слой хлопьев в осветлителе обес­ печивает быстрое укрупнение свежеобразованных час­ тиц гидратов окиси.

Работу осветлителей нарушают пузыри газов, проры­ вающиеся через взвешенный слой, и колебания темпера­ туры. Восходящие струи воды увлекают за собой часть хлопьев, в результате чего увеличивается вынос взвеси в водосборные желоба. Поэтому вода после смешения с реагентом обязательно поступает в воздухоотделитель для освобождения от пузырей воздуха, выделяющихся при нагревании воды в помещении очистных сооружений (зимой) или в результате реакций, протекающих при введении в сточную воду реагентов. Допускаются коле­ бания температуры не более чем 1 градіч. Поскольку от­ носительное расширение осадка в восходящем потоке жидкости зависит от скорости потока, от скорости воды зависит и уровень взвешенного слоя, а также равномер­ ное распределение его плотности. При эксплуатации осветлителей не допускаются колебания расхода воды более чем на 10% в час. Все изменения скорости воды в осветлителе должны происходить плавно. Ре-зкие коле­ бания скорости, даже незначительные, нарушают работу сооружения.

При содержании взвешенных веществ в сточной воде до 400 мг)л и обработке ее коагулянтом — сернокислым

47

алюминием — скорость восходящего потока воды в ос­ ветлителе обычно может быть доведена до 0,8— 0,9 мм/сек. При содержании взвеси 400—1000 мгіл ско­ рость восходящего потока увеличивается до 0,9— 1 мм/сек, а при содержании взвесей около 2,5 г/л может достигнуть 1,1 мм!сек.

Избыток шлама, накапливающегося в осветлителе

шламоуплотнитель под влиянием разности уровней отбо­ ра воды из рабочей камеры и уплотнителя (осветлители с принудительным отсосом избытка шлама). Последний тип осветлителей значительно эффективнее и практиче­ ски вытеснил осветлители с естественным удалением шлама.

Площадь осветлителя с вертикальным осадкоуплотнителем определяется по формуле [42]

начальная и конечная концентрация взвешенных веществ в осветляемой сточной воде, г/м3; б — концентрация взве­ шенных веществ в шламе осадкоуплотнителя (г/м3) после уплотнения в течение времени между продувками освет­

воды между зоной осветления воды и осадкоуплотнителем, вычисляемый по формуле

48

где Св.о — эталонная концентрация взвешенных веществ в слое взвешенного осадка (г/м3) при восходящей скоро­ сти 1 мм/сек, которая ориентировочно может быть опре­ делена по данным работы [42].

Площадь осветлителей с поддонным осадкоуплотни-

где /'’он Vor — соответственно площадь осадкоотводящих труб (м2) и скорость движения воды с осадком в этих трубах, принимаемая равной 0,025—0,040 м/сек.

Высота слоя взвешенного осадка в осветлителях при­ нимается равной 1,5—2,5 м, высота защитной зоны от верха осадкоотводящих окон или труб до лотков для сбора осветленной воды — 1 -ъ- 1,5 м. Угол наклона к го­ ризонту нижней части стенок конических или пирами­ дальных осветлителей, а также стенок осадкоуплотните­ лей принимается не менее 45°. Низ осадкоприемных окон или кромка осадкоотводящих труб располагается на рас­ стоянии 1,5—1,75 .и выше перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные. Объем зоны уплотнения осадка W3.y (части объема осадкоуплотнителя, которая расположена на 0,5—0,7 м ниже нижней кромки осадко­ отводящих окон или труб) должен удовлетворять усло­ вию

(14)

где Ту — продолжительность уплотнения шлама, равная не менее 3—6 ч.

Конструкции осветлителей для очистки производст­ венных сточных вод должны отвечать требованиям,

49

предъявляемым к осветлителям для очистки природных вод [42, 51], однако основные параметры первых осветли­ телей (скорость восходящего потока воды в зоне освет­ ления и взвешенного осадка, коэффициент распределе­ ния, высота и концентрация взвешенных веществ в слое взвешенного осадка, концентрация шлама после уплот­ нения) следует определять экспериментально. Тип освет­ лителя надо выбирать с учетом особенностей загрязне­ ний или обработки реагентами осветляемых сточных вод. Так, например, исследованиями различных типов осветлителей при очистке сточных вод вискозных про­ изводств методом известкования во взвешенном слое [54] установлено, что осветлитель ВНИИГС-2 с дырчатым дном и поддонным осадкоуплотиителем работал неустой­ чиво в основном из-за накапливания на дне осадка тя­ желых инертных материалов, содержащихся в известко­ вом молоке. Наиболее устойчиво работал осветлитель щелевого типа, оборудованный камерой для сбора тяже­ лых инертных примесей и выносным осадкоуплотиителем с принудительным отводом осадка из зоны взвешенного осадка.

ФЛОТАЦИОННОЕ ОСВЕТЛЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД

Удаление тонких взвесей из сточных вод отстаивани­ ем требует относительно большого времени пребывания воды в отстойниках. Центрифугирование таких взвесей эффективно лишь при достаточной их агрегативной проч­ ности, т. е. при условии, что взвешенные частицы не яв­ ляются агрегатами коллоидных частиц, легко разрушаю­ щихся в турбулентном потоке. Кроме того, центрифуги эффективно осветляют жидкость с относительно высоким содержанием взвеси и при условии, что расход сточных вод невелик.

Ввиду этих обстоятельств использованию флотации для осветления сточных вод, загрязненных легкими и

50

высокодисперсными взвесями, уделяют все большее вни­ мание, тем более, что в данном процессе в пенный слой переходят многие эмульсии, например эмульсии нефте­ продуктов, жиров и растворенные в сточных водах по­ верхностно-активные вещества (ПАВ) различных клас­ сов. Эффект флотации заключается в том, что к дисперги­ рованным в тонкой суспензии пузырькам газа прилипают час­ тицы твердого материала и всплывают вместе с пузырьками на поверхность жидкости. При достаточно малых размерах пу­ зырьков суммарная поверхность

зависит от смачиваемости поверх­ ности частицы, которая характеризуется величиной кра­

евого угла Ѳ (рис. 14). При увеличении Ѳ поверхность частицы становится более гидрофобной и увеличивается как вероятность прилипания к ней воздушного пузырь­ ка, так и прочность удерживания этого пузырька на по­ верхности частицы. Таким образом, если воду, содержа­ щую взвешенные частицы, насытить пузырьками возду­ ха, то частицы с достаточно гидрофобной поверхностью смогут сорбировать на ней пузырьки воздуха, а затем вместе с воздушными пузырьками всплывать и накапли­ ваться на поверхности жидкости в виде пены.

На величину смачиваемости поверхности взвешенных частиц значительное влияние оказывают адсорбционные явления. Растворенные и нерастворенные тонкодисперсные

51

примеси (поверхностно-активные вещества, электролиты, глинистые частицы и др.), содержащиеся в сточных водах, могут изменить величину смачиваемости фло­ тируемых частиц и, следовательно, влиять на эффект флотации. Например, частицы нефти, имеющие гидро­ фобную поверхность, могут сорбировать на ней поверх­ ностно-активные вещества или тонкую минеральную взвесь, в результате чего поверхность частиц нефти ста­ новится гидрофильной и эффект флотации таких частиц резко снижается. Гидрофилизации поверхности частиц нефти способствует также наличие в воде щелочей, по­ вышающих pH воды до величины более 9—10 [36]. Вместе с тем, поверхностно-активные вещества могут сорбироваться поверхностью лиофильных частиц, в ре­ зультате чего поверхность этих частиц станет значитель­ но менее смачиваемой и эффект флотации существенно увеличивается. Этот эффект используется при флотации руд с целью их обогащения.

Существенное влияние на флотацию частиц оказы­ вает поверхностное натяжение воды. Эффективная фло­ тация возможна при поверхностном натяжении воды не более 60—65 мн/м. В тех случаях, когда поверхностное натяжение выше 60 мн/м, приходится вводить поверх­ ностно-активные добавки, например около 5—10 мг/л биологически легко разрушающихся ПАВ (типа поверх­ ностно-активных отходов производства синтетических спиртов). Однако по данным работы [36], флотация нефтепродуктов проходит хорошо в обычной воде с по­ верхностным натяжением 70—72 мн/м.

На эффект флотации значительное влияние оказы­ вает размер и количество пузырьков воздуха, распре­ деленных в воде. Поскольку взвешенные частицы за­ грязнений распределены во всем объеме сточной воды, то желательно, чтобы пузырьки воздуха также были распределены во всем объеме более равномерно. Круп­ ные пузырьки воздуха всплывают слишком быстро, вы­

52

зывая перемешивание воды, и не успевают закрепить­ ся на поверхности взвешенных частиц. Поэтому эффек­ тивная флотация требует возможно более тонкого дис­ пергирования воздуха. Оптимальным размером воздуш­ ных пузырьков авторы работы [66] считают 15—-30 мк, а по данным другой работы [36] флотационная очистка протекает достаточно успешно при крупности пузырьков воздуха до 100 и даже 200 мк.

В сточных водах текстильных предприятий, произ­ водств химических волокон и ряда других содержатся примеси различных моющих веществ, диспергаторов, а также отходов производства, обладающих значительной поверхностной активностью, особенно в нейтральной или слабо щелочной среде. Эти примеси снижают поверхно­ стное натяжение, повышают устойчивость пены, чем облегчается ее отведение из флотаторов. Таким образом, флотация оказывается эффективным комплексным мето­ дом удаления из сточных вод взвесей, эмульсий и раст­ воренных поверхностно-активных веществ различного строения (если последний эффект является основной целью очистки сточных вод, то в этом случае речь идет не о флотации, а о пенном концентрировании растворен­ ных веществ). Следует иметь в виду, что флотационная обработка воды вызывает также окисление ряда токсич­ ных веществ или их отдувку. Благодаря этому общий санитарно-гигиенический эффект очистки воды в флота­ торах несравненно выше эффекта отстаивания воды даже с применением коагулянтов, тем более, что введение по­ следних или сорбентов непосредственно в флотируемую воду также часто весьма эффективно.

Существуют различные способы диспергирования воздуха при флотации сточных вод: механическое дис­ пергирование турбиной насосного типа, продувка возду­ ха через мелкопористые материалы, пневматическое дис­ пергирование при впуске воздуха в флотационную камеру через специальные сопла со скоростью 100—

53