Установки для доочистки сточных вод

Дополнительное осветление сточных вод может выполняться на оборудовании различных видов:

• барабанный фильтр БФ;
• самопромывной песчаный фильтр СПФ;
• барботажное оборудование пенной флотации для сточных вод от поверхностно-активных веществ;
• аппараты барботажной и напорной флотации для доочистки сточных вод после биоочистки;
• сорбционные и коагуляционные аппараты для дополнительной очистки стоков от трудно окисляемых примесей;
• озонаторное оборудование для дополнительной очистки биоочищенных стоков производств.

Барабанный фильтр БФ

Если по условиям сброса в водоем или применения в производстве допустима меньшая глубина доочистки, в сравнении с песчаными фильтрами рекомендуется использовать БФ. Характеристики барабанного фильтра представлены в таблице ниже.

Типоразмер (диаметр барабана х длину), м	Размер ячеек фильтрующей сетки, мм	Производительность
		тыс. м3/ч	тыс. м3/сут
1,5 – 1,9	0,035 или 0,04 х 0,04	0,1	2,4
1,5 х 2,8		0,16	3,84
1,5 х 3,7		0,21	5,04
3 х 2,8		0,4	9,6
3 х 3,7		0,53	12,72
3 х 4,6		0,66	15,84

Примечание. Число поясов барабана, площадь фильтрации, частота вращения барабана, мощность электродвигателя и бактерицидных ламп, габариты микрофильтров, а также ориентировочная масса даны в табл. 15.4.

Чтобы барабанные фильтра БФ работали эффективно, взвесей в воде не должно быть более 40 мг/литр. Стоки попадают в ФПЗ после осветления во вторичных отстойниках. В оборудование устанавливаются сетки из нержавейки галунного плетения с размерами ячеек 35 мкм или 2х2 мм. При доочистке в барабанном фильтре потеря напора варьируется в пределах от 0,06 до 0,12 метров. А комплексные потери с учетом всех коммуникаций не должны быть более 0,6 метров. Скорость прохождения стоков принимается за от 15 до 25 метров в секунду. Промывка сети осуществляется струей под давлением от 0,06 до 0,12 МПа.

Барабанные фильтры БФ могут быть применены в качестве 1 ступени доочистки на очистных сооружениях, где реализованы методики аэрации и ступенчатой фильтрации. Далее стоки могут быть отправлены на аэрируемые фильтры. Использование БФ снижает капитальные и эксплуатационные расходы. В таблице ниже представлены сферы применения и технические характеристики самопромывных песчаных фильтров СПФ.

Назначение фильтра	Тип фильтра	Характеристика фильтрующего слоя		Характеристика воды						Скорость фильтрования м/ч, в режиме		Продолжительность цикла, ч	Режим промывки
				исходной			фильтрованной						Интенсивность, л/(с*м2)	Продолжительность, мин	Относительное расширение загрузки, %
		Диаметр гранул, мм	Толщина слоя, мм	содержание взвесей	БПК5	ХПК	содержание взвесей	БПК5	ХПК	нормальном	форсированном
				мг/л
Доочистка биологически очищенных хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод	СПФ -04	8 – 12 4 – 5	100 200	10	7 – 12	–	1 – 3	2 – 4	–	10	12	24	10	4-6	60
		2 – 3 1 – 2	200 300	20	9 – 15	–	2 – 5	3 – 5	–	10	12	12	10	4-6	60
		0,5 – 1	400	60	40–50	–	9 – 12	8 – 14	–	8	10	12	10	4-6	60
Доочистка сточных вод вискозного производства после флотаторов	СПФ -03	4 – 6 2 – 4 1 – 2	200 500 500	180	–	–	2 – 5	–	–	8	10	8	10	3-4	40
	СПФ-04	8 – 12 2 – 6 1 – 2 0,5 – 1	100 200 300 400	180	–	–	1 – 2	–	–	10	12	8	10-12	3-4	60
Доочистка сточных вод меховых фабрик после электрокоагуляции-флотации	СПФ-03	1 – 4	500	800 - 3800	–	1000-1650	18 – 50	–	540-930	10	–	6	10-12	4-3	40
Доочистка сточных вод кожевенного производства после электрокоагуляции-флотации	СПФ-03	1 – 4	500	До 380	–	656-933	До 50	–	506-901	10	–	5-6	10-12	4-3	40

Фильтры с плавающей (пластмассовой) загрузкой ФПЗ

ФПЗ актуальны для доочистки механически очищенных стоков производств, биологически осветленных городских вод, смеси бытовых и производственных. По БПК и взвесям фильтры с плавающей загрузкой дают тот же результат, что фильтры с 2-слойной загрузкой. ФПЗ могут работать при направлении воды вниз и вверх, с реагентами и без химикатов, в самотечных, напорных и комбинированных системах. Схемы устройства представлены ниже.

Рис. Схемы фильтров ФПЗ-3 и ФПЗ-4 с плавающей загрузкой

1 – корпус; 2 – плавающая загрузка; 3 – карман фильтра; 4 – удерживающая решетка; 5 – нижняя дренажная система; 6 – подача исходной воды; 7 – отвод промывной воды; 8 – отвод фильтрата.

Промывка ФПЗ осуществляется при критической потере напора. Процедура выполняется нисходящим потоком очищенной воды. Чтобы предупредить биологическое обрастание загрузки нужно каждый месяц в течение суток промывать ее хлорированной водой: 300 грамм на 1 литр.

Преимущества МФБ:

Барботажные установки пенной флотации для стоков от поверхностно-активных веществ

Оборудование этой категории используется для доочистки стоков перед сбросом в водоем или использование вод в системе технического обратного водоснабжения промышленных предприятий. Установки эффективно удаляют синтетические ПАВ, снижают концентрацию взвесей, ликвидируют остаточную органику. Схема оборудования представлена ниже.

Рис. Схема барботажной установки пенной флотации

1 – флотационный резервуар; 2 – подача исходной воды; 3 – подача сжатого воздуха; 4 – перекрытие; 5 – центробежный вентилятор; 6 – пеносборник; 7 – отвод пенного продукта; 8 – отвод очищенной воды; 9 – перегородка; 10 – аэраторы; 11 – опорожнение флотационного резервуара.

В оборудовании рекомендуется использовать мелкопористые аэраторы или трубы подачи сжатого воздуха с ОС. Центробежный вентилятор собирает и гасит пену. Выбор модели кулера нужно делать согласно расходу воздуха за 1 час. Для рабочих расчетов целесообразно пользоваться данными из таблицы ниже.

Удельный расход воздуха на 1 м3 воды, м3/м3	3,5 – 4
Интенсивность барботажа, м3/(м2·ч)	35
Продолжительность барботажа, мин	30
Рабочая высота слоя воды, м	3 – 5
Расход воздуха на одну фильтросную пластину, л/мин	100 – 120
Расход воздуха на 1 метр длины фильтросных трубок (d=234мм), м3/ч	10 – 20
Объемная масса пены, кг/м3	2,1 – 2,6
Скорость движения пены в наиболее удаленной от вентилятора точке, м/с	0,7
Состав пенного продукта, г/л
содержание взвешенных веществ	1,8 – 4
БПК5	2,1 – 5
ХПК	18 – 25
ПАВ	0,5 – 3

 

Собранные пенные массы обрабатываются вместе с осадком стоков на вакуумных фильтрах. Далее они проходят термическую сушку. Чтобы ПАВ с иловой жидкостью не подверглись выносу, нужно в сброженный, промытый, уплотненный ил добавлять пенный продукт. Он не оказывает влияния на производительность оборудования, влажность осадка, на работу реагентов. Осадок с пенным продуктом может употребляться как удобрение для растений.

Если в жидкости содержатся биологические мягкие ПАВ и периодически поступают промежуточные группы, пенный продукт обрабатывается путем возврата в аэротенк. Концентрация ПАВ определяется так:

где С_пост – концентрация ПАВ, поступающих на станцию аэрации, мг/л; Б – эффективность удаления ПАВ в процессе биологической очистки, %; D – эффективность удаления ПАВ в процессе доочистки сточных вод в установках пенной флотации, %.

Установки барботажной и напорной флотации для доочистки сточных вод после биологической очистки

Эта методика может использоваться для очистки вод от ПАВ и остаточной органики. Барботаж проводится с флокуляцией, если рециркуляционная пена составляет от 30 до 50%. В отдельных случаях процедура может выполняться без рециркуляции и флотации.

Флотация с флокуляцией ослабляет гидрофильные качества поверхности взвесей, что увеличивает их возможность прилипания к воздушным пузырькам. Процесс очистки с использованием рециркуляции и флокуляции гарантирует более высокий эффект доочистки сточных вод. Установки состоят из нескольких рабочих моделей:

• два или более флотаторов;
• насосной или насосно-компрессорной станции;
• смеситель;
• система подачи реагентов;
• приемные емкости.

Схема оборудования представлена на рисунке ниже.

Рис. Установка барботажной флотации

1 – смеситель; 2 – флотатор; 3 – резервуар пены; 4 – отвод очищенных сточных вод; 5 – аэраторы; 6 – подача биологически очищенных сточных вод; 7 – подача флокулянта; 8 – подача воздуха; 9 – подача биологически очищенных сточных вод с флокулянтом из смесителя во флотатор.

Доочистка сточных вод в установках барботажной флотации осуществляется по схеме, представленной на следующем рисунке.

Рис. Схема движения воды (а) и пены (б) по установке барботажной флотации

1 – смеситель; 2 – флотатор; 3 – подача биологически очищенных сточных вод; 4 – подача флокулянта; 5 – подача биологически очищенных сточных вод с флокулянтом из смесителя во флотатор; 6 – подача воздуха; 7 – аэраторы; 8 – отвод доочищенных сточных вод; 9 – контактный резервуар; 10 – отвод очищенный воды; 11 – насосная станция; 12 – резервуар пены; 13 – отвод пены в аэротенк.

Для барботажной флотации используется отстойник прямоугольной формы, в который вода подается сверху на скорости 3 мм/сек. Отвод осуществляется – снизу. Аэраторы для подачи воздуха под давлением от 0,15 до 0,2 МПа размещаются у днища. Лотки для сбора пены устанавливаются вверху.

Для напорной флотации целесообразно выбирать круглые отстойники со встроенной камерой, внизу которой устанавливаются два водораспределителя. Они вращаются: один – подает исходную воду, другой – подает рециркуляционную воду с воздухом. Вода в установке находится от четверти часа до 20 минут при скорости восхождения 2-3 мм/сек, при скорости нисхождения в 1,3 мм/сек – от 10 до 15 минут. Схема доочистки в установке напорной флотации представлена на схеме ниже.

Рис. Флотатор для доочистки биологически очищенных сточных вод производительностью 2000 м³/ч.

1 – подвод сточной воды с флокулянтом; 2 – подвод рециркуляционной воды; 3 – водораспределитель сточной воды; 4 – водораспределитель рециркуляционной воды; 5 – флотационная камера; 6 – отстойная зона; 7 – кольцевой водосборный лоток; 8 – механизм для сгребания пены; 9 – пеносборные лотки; 10 – отвод осадка; 11 – отвод пены; 12 – отводящий трубопровод.

Рис. Схемы движения воды (а) и пены (б) по установке напорной флотации.

1 – подвод сточной воды; 2 – подача флокулянта; 3 – смеситель; 4 – кольцевой водосборный лоток; 5 – отстойная зона; 6 – флотационная камера; 7 – водораспределитель сточной воды; 8 – водораспределитель рециркуляционной воды; 9 – резервуар рециркуляционной воды; 10 – насосная станция; 11 – контактный резервуар; 12 – отводящий трубопровод; 13 – подача доочищенных сточных вод на рециркуляцию; 14 – подача рециркуляционной воды; 15 – подача сточной воды с флокулянтом; 16 – пеносборные лотки; 17 – отвод пены; 18 – резервуар пены; 19 – отвод воды; 20 – отвод сфлотированной пены в первичный отстойник.

Для доочистки стоков по методу напорной флотации преимущественно используют типовые установки. Эффект процесса представлен в следующей таблице.

Методы доочистки	Содержание, мг/л
	БПК полн	Взвешенных веществ	ПАВ	Нефтепродуктов
	При исходной концентрации биологически очищенных сточных вод, мг/л
	15	15	2,5	10 – 15
Флотация барботажная с флокуляцией и рециркуляцией пены	3 – 4	3	0,3 – 0,5	3 – 4
То же, без флокуляцией и рециркуляцией пены	6	3	0,5	6 – 9
Флотация напорная с флокуляцией и рециркуляцией сточных вод	4 – 5	3	0,5	4 – 5

Для удержания активного ила, выносимого из отстойников, можно применять установки без реагентного хозяйства.

Коагуляционные и сорбционные установки для доочистки стоков от трудно окисляемых примесей

Коагуляционные установки

Для очистки стоков от коллоидных, грубодисперсных загрязнений, растворенной высокомолекулярной органики, фторидов и фосфатов используются минеральные коагулянты. При их добавлении в малых дозах – до 15 мг/литр, укрупняются хлопья взвесей, повышается эффективность процесса. Применение электролитов в дозах от 10 до 20 мг/литр дает тот же результат, за исключением извлечения фторидов и фосфатов. Зависимость результата от дозы реагентов представлена в таблице ниже.

 

Реагент	Доза реагента, мг/л	Параметры качества воды		pH	Сооружения для осветления воды	Примечания
		Показатели	Эффект очистки, %
Al2(S04)3	1 – 2 Al3+	Взвешенный вещества	98 – 100	6,7 – 7,5	Фильтр (смеситель и камера хлопьеобра-зования отсутствуют)	Необходимо добавлять 0,5 – 1 мг/л флокулянта (по безводному продукту)
Fe2(SO4)3 или FeCl3	4 – 7 Fe3+	ХПК БПК Микроорганизмы ПАВ Цветность	24 – 40 20 – 40 25 – 50 25 – 90 35 – 40 50	6,7 – 7,5	То же	То же
Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3	30 – 35 Al3+ 70 – 85 Fe3+	Взвешенные вещества ХПК БПК Микроорганизмы ПАВ	60 – 80   25 – 40 25 – 40 80 – 96 – 35 – 40	6,2 – 6,5	Отстойник или флотатор либо осветлитель	–
Ca(OH)2	200 – 300 CaO	ХПК БПК Цветность Взвешенные вещества	25 – 30 70 – 90 25 – 30 50 – 60   70 – 80	9 – 9,5	То же	Добавляется FeCl3 (20 мг/л) и флокулянт (0,5 – 1 мг/л)
	400 – 500 CaO	ХПК БПК Цветность Микроорганизмы	30 – 40 70 – 90 30 50 – 60 30 – 60	11 – 11,5	То же	–
Катионные органические полимеры	10 – 20	ХПК БПК Микроорганизмы	25 – 40 25 – 40 25 – 30	6,5 – 7,5	Фильтр (смеситель и камера хлопьеобра-зования отсутствуют)	–

Примечания:

1. При использовании 30 – 35 мг/л Al³⁺ и 70 – 85 мг/л Fe³⁺ обеспечивается указанный максимальный эффект очистки; для получения эффекта очистки, например в 1,5 – 2 раза меньшего, доза коагулянта Al³⁺ или Fe³⁺ перед отстойниками может быть снижена до 15 мг/л.
2. Высокая степень извлечения фосфатов обеспечивается при соотношении Al : Р = 3 : 4 или Fe : Р = 2,4 : 2,7
3. Применение FeSO₄ при рН = 12 обеспечивает тот же эффект очистки, что и Fe₂(SO₄)₃ при рН = 6 – 6,5.

 Установки состоят из смесителя и модулей для осветления воды. Если есть необходимость образования хлопьев пред оборудованием – предусматриваются специальные емкости.

Сорбционные установки

Для использования воды для ирригационных и других технологических нужд целесообразна сорбционная доочистка стоков активным углем. Он удаляет из жидкости не окисленную органику, соли серебра, ионы тяжелых металлов, хлориды ртути, радиоактивные изотопы, микроорганизмы, остаточный хлор.

Марку угля подбирают с учетом таких параметров: прочность, структура пор, зольность, насыпная плотность, pH, фракционный состав (гранулированные или порошковые). В таблице ниже представлены данные по характеристикам активного угля.

Характеристика активных углей

Марка угля	Основной (более 90%) размер зерен, мм	рН водной вытяжки	Удельный объем пор, см3/г				Удельная площадь поверхности мезопор, м2/г	Истинная плотность, г/см3	Насыпная плотность, г/см3	Влажность, %	Прочность на истирание, %	Оптовая цена, руб/т
			Общий	Макропор (0,1 – 0,004 мкм)	Мезопор (0,004 – 0,0015 мкм)	Микропор (менее 0,0015 мкм)
ДАК	1-3,6	7-8	1,45	1,23	0,04	0,17	–	1,8	0,23	10	70	800
АГ-2	1-3,5	7-8	0,6	0,22	0,05	0,3	33	2	0,6	5	75	520
АГ-3	2-3	7-8	0,9-1	0,41-0,52	0,12-0,16	0,32-0,42	–	2	0,45	5	75	560
АГ-5	1-1,5	7-8	0,9-1	0,45	0,18	0,43-0,46	–	2	0,45	5	75	540
КАД (йодный)	2-5	7-8	1-1,3	0,51-1	0,11-0,15	0,26-0,34	110	2,1	0,45	10	90	420
КАД (молотый)	0,04	7-8	0,12	–	0,09	0,11-0,23	64	–	–	10	–	280
БАУ	1-3,6	7-8	1,5-2,1	1,19-1,8	0,08-0,16	0,23-0,35	57	1,8	0,22-0,35	10	70	800
АР-3	2-5	7-8	0,6-0,7	0,3-0,5	0,06-0,07	0,28-0,38	48	1,95	0,6	15	90	–
СКТ	1,5-2,7	6	0,9-1	0,27	0,2	0,51	108	–	0,38-0,45	8	70	–
ОУ-А сухой щелочной	Порошок	8	–	–	0,2	0,26-0,38	138	–	0,42	–	–	–
ОУ-В влажный кислый	>>	4-6	–	1,8	0,15	0,35	–	–	0,44	–	–	–

Для удаления веществ с крупными молекулами рекомендуется уголь торговых марок ОУ, БАУ или ДАК. Для очистки воды от органики оптимальны: КАД, АГ-3 или АГ-5.

На практике доочистка активным углем чаще всего выполняется тремя видами установок. Первый – адсорбер с движущимся слоем загрузки. В нем используется фракция, размерами более 1 мм. Схема его устройства представлена на рисунке ниже.

Рис. Адсорбер с движущимся слоем загрузки

1 – подача сточной воды на очистку; 2 – отвод очищенной воды; 3 – подача чистого угля; 4 – сборный лоток очищенной воды; 5 – корпус адсорбера; 6 – уровень угольной загрузке в адсорбере; 7 – распределитель сточной воды; 8 – клапан выгрузки отработавшего угля; 9 – дозированная подача воды для выгрузки угля; 10 – отвод отработавшего угля.

Второй вид – секционный адсорбер с движущимися псевдоожиженным слоем сорбента, в нем используются фракции от 0,25 до 1 мм. Схема секционной установке – ниже.

Рис. Секционный адсорбер

1 – подача сточной воды на очистку; 2 – эрлифт для выгрузки отработавшего угля;             3 – подача воздуха; 4, 5 – устройства для загрузки в адсорбер чистого угля; 6 – отвод очищенной воды; 7 – корпус адсорбера; 8 – подача воды; 9 – беспровальные решетки (площадь живого сечения 10%); 10 – переток угля через эжекторные трубчатые устройства; 11 – гравийный слой; 12 – опорожнение адсорбера.

И третий вид – адсорбер-флокулятор. Это оборудование контактного типа, в нем используется порошковый уголь. Схема установки ниже.

Рис. Адсорбер-флокулятор

1 – тангенциальная подача воды на очистку; 2 – корпус адсорбера; 3 – периферийная камера; 4 – отвод смеси сточной воды с реагентами из центральной камеры в периферийную; 5 – отвод очищенной воды; 6 – сборный лоток очищенной воды;               7, 8 – подача коагулянтов и флокулянтов; 9 – подача угольного порошка; 10 – выпуск отработавших реагентов.

В оборудовании может использоваться химическая, биологическая или термическая регенерация активного угла.

Озонаторные установки для доочистки биологически очищенных производственных сточных вод

Оборудование этой категории рекомендуется использовать с напорными или безнапорными фильтрами. Озонаторные установки способны

• удалить нефтепродукты с содержанием от 10 до 15 мг/литр до показателей – в 2-3 мг/литр;
• фенолы от 0,1 мг/литр – до нуля;
• ПАВ от 2,5 мг/литр – до следов.

Вода после обработки озоном – стерильна, не имеет запахов, мути, цветности. Озонирование выполняется в нейтральной среде. Схема установки представлена на рисунке ниже.

Рис. Озонаторная установка

1 – подача биологически очищенных сточных вод; 2 – приемный резервуар; 3 – эрлифт;    4 – контактные резервуары; 5 – подача озоно-воздушной смеси; 6 – диспергатор;                 7 – газодувка; 8 – отвод отработавшей озоно-воздушной смеси; 9 – подача сточных вод на фильтрацию; 10 – насосная станция; 11 – фильтр; 12 – трубопровод фильтрованной воды

Оборудование эффективно при pH воды в широком диапазоне: от 4 до 11. Для достижения высоких показателей очистки, можно использовать многоступенчатые озонаторные установки последовательного включения. В этом случае предполагается поэтапное проектирование:

1. Проработка схемы размещения отдельных гиперфильтрационных модулей.
2. Расчет площади мембран.
3. Выбор насосного оборудования по производительности.

Целесообразно при проектировании использовать компьютерные мощности, они разрешают создать максимально экономичную схему.