Очистное оборудование

Скачать каталог в электронном виде:

Каталог

Для просмотра документов в формате PDF. Вам необходимо скачать и установить программу Adobe Reader

Очистка сточных вод с применением станции приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов

Сточные воды населенных мест на 50-60 % состоят из загрязнений, относящихся по физико-химическим свойствам к коллолидным. Коллоидные дисперсные частицы не осаждаются и не задерживаются обычным и фильтрами. Их размер условно находится в интервале 1-100нм. Они образуют устойчивые системы , по внешним признакам сходные с истинным растворами. Характерной особенностью коллоидных частиц является образование двойного электрического слоя, одна часть которого – неподвижная - соприкасается с поверхностью дисперсной частицы, а другая –диффузная – образована ионным облаком. Разность потенциалов междуподвижной и неподвижной частями двойного слоя называется электрокинетическим потенциалом. Величина потенциала определяют величину электростатических сил отталкивания частиц, что обеспечивает устойчивость коллоидной системе.

  Для повышения эффективности очистки сточных вод от коллоидных загрязнений используют минеральные коагулянты, представляющие гидролизирующиеся соли металлов.
Приготовление растворов с помощью установки, станции, для приготовления и дозирования растоворовкоагулянта и флокулянта является важным элементом процесса очистки сточных вод, т.к. от качества раствора приготовленного на станции приготовления и дозирования раствора флокулянта и коагулянта и точного его дозирования зависит эффективность очистки стоков. Растворы флокулянта и коагулянта используют для более полного удаления взвешенных веществ, коллоидных элементов и повышения интенсивности биологической очистки.

  Применение станции приготовления и дозирования коагулянта и флокулянтасерии PS в комплексе очистных сооружений дает возможность реализовать автоматизированную систему приготовления и дозирования расчетного количества коагулянта и флокулянта. Возможно применение станции приготовления и дозирования раствора флокулянта и коагулянта для приготовления реагентов для очистки природных вод, обезвоживания осадка.
Автоматическая станция приготовления и дозирования подает раствор нужной концентрации и позволяет контролировать, а также прогнозировать потребление коагулянтов и флокулянтов. Станция приготовления и дозирования облегчает труд обслуживающего персонала и сокращает время работы с химикатами.

  В конструкцию станции приготовления и дозирования заложена непрерывная подача (дозирование) раствора.

  Для приготовления раствора требуемой концентрации в камеру станции приготовления подается (через клапан с электромагнитным приводом) необходимое количество воды и сухого реагента коагулянта или флокулянта (механическим дозатором сухого реагента).
Для получения однородного раствора коагулянта или флокулянта для предотвращения отстаивания в станции камере приготовления предусмотрена низкооборотная мешалка (150 – 200 об/мин).

  Из камеры приготовления раствор перекачивается центробежным насосом в камеру забора готового раствора.

  Во время работы насоса-дозатора в камере приготовления замешивается новая порция флокулянта или коагулянта.

  В качестве коагулянтов часто используют сульфат алюминияалюминат натрия ,гидроксохлорид алюминия , реже –тетраоксосульфаты алюминия-калия и алюминия аммония. Широкое распространение получил сульфат алюминия. При коагулировании сульфат алюминия взаимодействует с гидрокарбонатами, имеющимися в воду,образуя малорастворимое основание. В последнее время успешно применяют гидроксохлорид алюминия, для которого требуется меньше щелочной резерв воды.

  Железосодержащие коагулянты это прежде всего сульфаты двух-и трехвалентного железа а так же хлорное железо . Поскольку железо обладает переходной валентностью, перечисленные реагенты могут применяться не только для коагулирования, но и для проведения реакций окисления –восстановления с последующей седиментацией.

  Упрощенная схема гидролиза коагулянта может быть представлена следующими стадиями
Малорастворимые гидроксиды металлов формируют в воде дисперсную систему с противоположным зарядом, что способствует сближению дисперсных частиц загрязнений и коагулянта. Это вызывает нейтрализацию диффузного слоя и приводит к снижению величины потенциала. Следовательно, коагуляция это нарушение агрегативной устойчивости коллоидной систему вследствие уменьшения ее заряда . В результате коагуляции дисперсная система сточных вод может утратить седиментационную устойчивость и стать доступной для эффективного применения разделительных процессов . в этом смысле коагуляция не является методом очистки воды, а лишь подготовительной стадией. Однако, наряду с явлениями коагуляции, образующиеся флоккулы гидроксидов металлов, обладая развитой поверхностью, сорбируют многие дисперные загрязнения сточных вод. При этом могут извлекаться вещества , не участвовавшие в текущем процессе коагуляции. Следовательно, метод очистки сточных вод, основанный на использовании коагулянтов, необходимо рассматривать как многостадийный.

  Процесс коагуляции, как отмечалось ранее, включает химические стадии растворение и гидролиз и стадии физико-химических взаимодействий, которые рассматриваются в специальных курсах. С позиции технологии очистки сточных вод, важно учитывать особенности молекулярно-кинетической, градиентной и гравитационной стадию причем две последние усложняются процессами флокуляции и сорбции.

  Молекулярно-кинетическая стадия коагуляции практически совпадает с периодом распределения раствора коагулянта в объеме смесителя.

  Стадия градиентной коагуляции происходит в процессе более медленного и продолжительного перемешивания, осуществляемого в камерах хлопьеобразования. Особенность этой стадии коагуляции заключается в столкновении дисперсных частиц при взаимодействии вихревых потоков, возникающих в перемешиваемом объеме воды. Очевидно , что результаты этой стадии существенно зависят от условий перемешивания в сооружении , которые принято определять средним градиентов скорости.

  Где E-энергия, затрачиваемая на перемешивание, Дж, t- продолжительность перемешивания, с ; W-перемешиваемый объем жидкости, м3, μ -динамическая вязкость, Па.с
С увеличением интенсивности смешения сначала наблюдается увеличение размеров хлопьев вследствие ускорения коагуляции, а затем происходит разрушение рыхлых и образование более компактных агрегатов.Поэтому эффективность очистки воды в значительной мере определяется режимом флокулирования.

  Гравитационная стадия коагуляция имеет место в процессах отделения формирующих хлопьев –отстаивании, флотации и др.

  Стадия адсорбции загрязнений сточных вод на свежеобразовавшейся при коагулированиигидроксидной поверхности удовлетворительно описывается закономерностями статической сорбции.

  Для интенсификации процессов отделения скоагулированных загрязнений применяют реагенты, называемые флокулянтами. Флокулянты могут быть неорганическими, так и органическими веществами. В последнее время для очистки сточных вод широко применяются высокомолекулярные соединения (ВМС). Молекула ВМС в воде может быть электронейтральна или нести заряд. В последнем случае вещество будет называться полиэлектролитом(ПЭ).Иногда полиэлектролиты полностью выполняют функции коагулянта и флокулянта.

  Механизм действия флокулянтов заключается в образовании ими с дисперсными частицами трехмерных структур , способных к более быстрому формированию флоккул, обладающих хорошими седиментационными свойствами. Причина возникновения трехмерных структур заключается в адсорбции молекул флокулянта одновременно на нескольких частицах с образованием между ними полимерных мостиков.

  Растворенные органические загрязнения городских сточных вод, на долю которых приходится примерно 20%, характеризуются многообразием компонентов. Изучение состава растворенных органических загрязнений показало,что 62-66% соединений относятся к кислотной группе,28,4-34,0 %- к нейтральной и 8,2 -9,6 % -к основной.

  В процессе коагулирования городских сточных вод солями железа или алюминия с последующим отстаиванием происходит удаление растворенных органических загрязнений, относящихся к основной группе , на 68-70%, к нейтральной – на 58-62%, кислотной на 10-23%. С учетом адсорбции загрязнений на гидроксидах удаляется 30-40% растворенных органический веществ.

  Соединения фосфора, находящиеся в растворенном состоянии, в процессе коагулирования образуют слаборастворимые фосфаты алюминия, железа или кальция и выпадают в осадок. Сложные и нерастворимые формы фосфора удаляются путем сорбции на хлопьях гидроксидов. Удаление тяжелых металлов происходит в результате сорбции и соосаждения их гидроксидов. Полнота которого зависит от рН сточной воды и свойств самих металлов.
Таким образом, в процессе коагулирования и последующего отделения осадков из сточных вод могут быть достаточно полно удалены не только взвешенные вещества, но и органические коллоидные загрязнения, некоторые растворенные загрязнения,втомчисле обладающие поверхностно-активными свойствами, соединения фосфора, соли тяжелых металлов и тд.Коагулирование и отстаивание практически неэффективно в отношении удаления аммонийного азота.

  Технологические схемы метода коагулирования .

  Для эффективного проведения процесса коагуляции необходимо обеспечить наиболее благоприятные условия протекания гидролиза коагулянтов и образования прочных хлопьев достаточного размера для их быстрого осаждения или хорошей флотации. Смешение коагулянта с водой должно происходить так, чтобы сразу образовывались большое количество мелких агрегатов, которые в последствии станут центрами кристаллизации гидроксидов, способствующими формированию крупных хлопьев.

  В технологии коагулирования используются разные схемы, обеспечивающие наилучшие результаты очистки сточных вод в конкретных условиях. распространенные приемы коагулирования-непрерывное, непрерывное с возвратом части осадка, раздельное, периодическое и дробное.

  Раствор коагулянта подают в очищаемую воду непрерывно в начало смесителя. Эффективность коагулирования в этом случае будет сильно зависеть от системы управления процессом, которая должна быстро реагировать на изменение состава и количества поступающей воды.

  Интенсификацию коагулирования достигают возвратом части ранее скоагулированных и отделенных примесей. Рециркуляция способствует ускорению процесса и образованию более плотных хлопьев. Различают рециркуляцию по внутреннему и наружным контурам. При рециркуляции по внутреннему контуру образовавшиеся хлопья возвращают в место подачи коагулянта без выхода их из рециркуляционной емкости. В случае рециркуляции по наружному контуру предусматривается отвод шлама из камер хлопьеобразования, осветителей, отстойников, фильтров или флотаторов и возврат в смеситель.
Введение реагентов в относительно небольшой объем очищаемой воды, а затем быстрое смешение с остальной ее частью интенсифицирует и стабилизирует процесс коагулирования. Это происходит вследствие более быстрого начала формирования хлопьев при повышенных концентрациях коагулянта в отделенной части потока сточных вод. В результате такой обработки образуются крупные и плотные хлопья, что повышает степень осветления воды.
Эффективным способом коагулирования является дробное, при котором реагенты добавляют к очищаемой воде несколькими порциями с помощью станции приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов, и последовательно вводят различные коагулянты и флокулянты. В этом случае получаются полидисперсные агрегаты коагулянта, а также увеличивается период существования положительно заряженныхполиядерныхгидроксокомплексов, в результате чего интесифицируется процесс коагуляции.

  Периодическое коагулирование основано на совмещении раздельного и дробного способов. Периоды подачи увеличенных доз коагулянта чередуются с периодами полного прекращения коагулирования. В результате такой обработки происходит колебания рН, что в ряде случаев благоприятно влияет на зарождение центров коагуляции в сточных водах со сложной структурной загрязнений.

  Сооружения для коагулирования сточных вод. Коагулянты приготавливаются с помощью станции для приготовления и дозирования флокулянтов и коагулянтов и далее подаются на смешивание с обрабатываемой сточной водой в смесителях. Применяют перегородчатые, дырчатые, шайбовые и вертикальные смесители, а так же механические с пропеллерными или лопастными мешалками.

  Процесс хлопьеобразования осуществляют в сооружениях смешения при среднем градиент на скоростиG=50-60 с-1. По виду движения потока камеры хлопьеобразования могут быть водоворотные, перегородчатые, вихревые, а так же с механическим перемешиванием.
Перегородчатые камеры могут быть горизонтальными и вертикальными. В горизонтальной камере сточная вода протекает по нескольким последовательно соединенным коридорам. Перемешивание осуществляется за счет восьми- десяти поворотов.
Водоворотная камера хлопьеобразования представляет собой цилиндр, в верхнюю часть которого из смесителя вводится сточная вода через диаметрально расположенные сопла с противоположным направлением выхода струи. При скорости выпуска воды из сопел 2-3 м/с в камере поддерживается вращательное движение. В нижней части камеры перед выходом в отстойник находятся гасители вращательного движения воды.
Вихревая камера хлопьеобразования представляет собой конический или цилиндрический расширяющийся к верху резервуар с нижним впуском сточной воды. Угол наклона стенок камеры к горизонту 70 градусов .

  В камерах хлопьеобразования, оборудованных лопастных мешалками, продолжительность пребывания воды-20-30 мин., а скорость движения воды 0,15-0,2 м/с.
Последующее осветление сточной воды производится в горизонтальных, радиальных и вертикальных отстойниках, осветлителях со взвешенным слоем осадка или флотаторах. Для очистки городских сточных вод наиболее целесообразной является двухступенчатая схема отстаивания сточных вод. На 1 ступени осуществляется простое отстаивание в отстойнике без коагулянта, на 2 ступени обработка сточных вод коагулянтами и флокулянтами с последующим отстаиванием в отстойнике.

Проектирование и расчет сооружений.

  Выбор типа оборудования для дозирования флокулянта и коагулянта и смешивания и хлопьеобраования зависит от производительности сооружений , состава и свойств сточных вод, применяемых реагентов , усложнений проектирование, строительства и эксплуатации очистных сооружений и станции приготовления флокулянтов и коагулянтов.
Технологический расчет сооружений рекомендуется вести для заданных оптимальных значение среднего градиента скорости G и продолжительности пребывания воды t.
Продолжительность пребывания воды в смесителях составляет 1-2 мин. В случае использования в качестве коагулянта сульфата двухвалентного железа период смешения должен быть не менее 7 мин. С подачей воздуха в смеситель. Эффективное перемешивание раствора коагулянта с водой происходит при среднем градиенте скоростиG=200 с-1, а раствора флокулянта с обрабатываемой смесью при G=300-500 с-1
Трубопроводы или лотки, отводящие воды из смесителей в сооружения хлопьеобразования, рассчитывают на скорость движения сточной воды 0,8-1 м/с и продолжительность ее пребывания в них не более 2мин.

  Интенсивность перемешивания в камерах хлопьеобразования оценивается величиной градиента G=20-50 с-1 при последующем отставании и G=50-75 с-1 для флотации разделения.

  Период дозирования флокулянтов и коагулянтов настраивается в зависимости от концентрации сточных вод и при помощи станции дозирования приготовления и дозирования флокулянтов и коагулянтов поступают камеры с механическими перемешиванием принимают 20-30 мин.