Коагуляция (стр. 2 из 2)

Водоворотные камеры хлопьеобразования представляют собой цилиндр, в верхнюю часть которого из смесителя вводится сточная вода с вращательной скоростью на выходе из сопла 2-3 м/с. В нижней части камеры перед выходом в отстойник находятся гасители вращательного движения воды. Продолжительность пребывания воды в камере 15- 20 мин.

Перегородчатые камеры могут быть горизонтальными п вертикальными. В горизонтальной камере (рис. 3) сточная вода протекает по нескольким последовательно соединенным коридорам. Перемешивание осуществляется за счет восьми - десяти поворотов. Коридоры устраиваются таким образом, чтобы скорость движения воды в первом была 0,2- 0,3 м/с, а в последнем -0,1 м/с. Продолжительность пребывания воды в перегородчатых камерах 20-30 мин. Высота камеры определяется высотой отстойника, а ширина коридоров составляет не менее 0,7 м.

Вихревая камера хлопьеобразования представляет собой конический или цилиндрический расширяющийся кверху резервуар с нижним впуском сточной воды со скоростью 0,7-1,2 м/с. Угол наклона стенок камеры к горизонту около 70°. Скорость восходящего потока сточной воды на уровне выпуска 4-5 м/с, продолжительность пребывания воды в камере 6-10 мин.

В камерах хлопьеобразования с лопастными мешалками продолжительность пребывания воды 20-30 мин, а скорость движения воды 0,15-0,2м/с.

Рис. 2. Баки для мокрого хранения коагулянта.

1- кусковой коагулянт; 2, 3, 4- подача соответственно воды, пара и сжатого воздуха; 5- насос для перекачки раствора в расходные баки; 6- выпуск в канализацию; 7- подача воды для смывания воды.

Последующее осветление сточной воды производится в горизонтальных, радиальных и вертикальных отстойниках.

Рис 3. Перегородчатая камера хлопьеобразования с горизонтальным движением обрабатываемой сточной воды.

1, 2-отводной канал сточной воды и осадка;

3,4- шиберы соответственно для отключения части коридоров камеры и выпуска осадка.

Наиболее целесообразной является двухступенчатая схема отстаивания сточных вод. На I ступени осуществляется простое отстаивание в отстойнике без коагулянта, на II ступени-обработка сточных вод коагулянтами и флокулянтами с последующим отстаиванием в отстойнике.

Если в производственных сточных водах концентрации взвешенных веществ, способных к агрегации, не превышает 4 г/л, то применяют осветлители со взвешенным слоем осадка. В осветлителях происходят три основных процесса: смешение, коагуляция и осветление сточных вод. Обрабатываемая в осветлителях сточная вода проходит снизу вверх через слой ранее выделившегося шлама с такой скоростью, при которой взвешенные частицы не уносятся из зоны взвешенного осадка. При движении сточной воды через взвешенный слой увеличивается эффект задержания мелких суспензированных частиц. Осветлители проектируются круглыми (диаметр до 15м) или прямоугольными в плане, площадь осветлителя не должна превышать 150 м2.

Для обеспечения нормальной работы осветлителя сточную воду после смешения с коагулянтами направляют в воздухоотделитель, где она освобождается от пузырьков воздуха, выделяющихся в результате реакций. В течение 1 ч допускается колебание температуры не более чем на 1°С, а расхода - не более чем на 10 %. Резкие колебания скорости движения воды не допускаются.

Величина восходящей скорости потока в зоне осветления зависит от концентрации взвешенных веществ. Так, при обработке сточных вод сульфатом алюминия при содержании взвешенных веществ до 400 мг/л расчетная скорость восходящего потока Vрасч=0,8-1 мм/с, 400-1000 мг/л. Vpac = 1-1,1 мм/с, 1000-2500 мг/л - Vрас = 1,1-1,2 мм/с.

Высота слоя взвешенного осадка принимается равной 1,5-2,5 м; высота защитной зоны от верха осадкоотводящих окон или труб до лотков для сбора осветленной воды 1-1,5 м; низ осадкоприемных окон или кромка осадкоотводящих труб располагается на расстоянии 1,5-1,75 м выше перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные; угол наклона к горизонту нижних частей стенок осветлителей и осадкоуплотнителей принимается не менее 450.

Избыток шлама, накапливающегося в осветлителе, перетекает под действием разности плотностей осветленной воды и взвешенного слоя в осадкоуплотнитель (осветлители с естественным отсосом шлама) либо отсасывается вследствие разностей уровней отбора воды из рабочей камеры и уплотнителя (осветлитель с принудительным отсосом избытка шлама). Осветлители второй конструкции работают эффективнее.

Исходя из концентрации взвешенных веществ в обрабатываемой сточной воде Си, при известных расчетной скорости восходящего потока воды в зоне осветления Vрасч, эталонной концентрации взвешенных веществ во взвешенном слое Сэ (при скорости движения воды 1 мм/с и температуре 20 °С) и концентрации взвешенных веществ в осадке, после его уплотнения Сщл (табл. 1), можно определить расход воды и размеры осветлителя.

Таблица 1. Параметры для расчета осветлителей со взвешенным слоем осадка

Расчетный расход сточной воды Qрасч, м3/ч, проходящей через осветлитель, определяется по формуле

qрасч = Qосв [1 + (Сн - Ск)/Смл]. (1)

где Qосв - расход сточных йод, выходящих из осветлителя, м3/ч;

Ск - конечная концентрация взвешенных веществ в сточной воде, г/м3;

площадь осветлителя Focв, м2, с вертикальным осадкоуплотнителем

Рис. 4. Осветлители со взвешенным слоем осадка.

1- воздухоотделитель; 2- опускные трубы; 3- осадко-отводные трубы или окна; 4- осадкоуплотнитель; 5,6- трубопроводы соответственно выпуска осадка и отвода осветленной воды из осадкоуплотнителя.

находим по выражению

fосв = Fз.о.+Fo.у =Qосв [1+{Ch -Ck//Сшл] [kp + Ф (1 - kp)]Vрасч (2)

где Fз.о и Fo.y - площадь зоны соответственно осветления и осадкоуплотнителя, м2;

kp - коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем, равный:

kp = l-Vрасч (Сн-Cк)/Cэ, (3)

Ф - коэффициент подсоса осветленной воды в осадкоуплотнитель, равный 1,15-1,2.

Площадь осветлителя с поддонным осадкоуплотнителем

Рис. 5. Электрокоагуляционная установка

1 - подача сточных вод; 3 - отстойник; 3 - резервуар; 1-электрокоагулятор; 4 - пакет плоских листовых стальных электродов; 5 - выпуск обработанных сточных вод в систему оборотного водоснабжения; 6 - выпрямитель электрического тока; 7 - выпуск осадка.

Fосв - Fз.о + Fотв = Qосв {1 + (Cн - Ск / Сшп] [kр / Vраcч + Ф (1-kр) / Vотв], (4)

где Fотв - площадь поперечного сечения осадкоотводящих труб, м2;

Vотв - скорость движения воды с осадком в осадкоотводящих трубах, равная 90-140 м/ч.

Объем зоны накопления и уплотнения осадка Wз.y (часть объема осадкоуплотнителя, которая расположена на 0,5-0,7 м ниже нижней кромки осадкоотводящих окон или труб) должен удовлетворять условию

Wэ.у >= Орасч t (Сн - Cк)/Сшл (5)

где t-продолжительность уплотнения шлама, равная 3-6 ч.

На рис. 4 приведены конструкции осветлителей, разработанных ВНИИ ВОДГЕО с поддонными (а, б) и вертикальными (в) осадкоуплотнителями.

Коагуляция вод, содержащих мелкодисперсные и кололидные частицы, может происходить при пропуске сточных вод через электролизер с анодом, изготовленным из алюминия или железа. Металл анода под действием постоянного тока ионизируется и переходит в сточную воду, частицы загрязнений которой коагулируются образовавшимися трудно растворимыми гидроксидами алюминия или железа.

Растворение в воде 1 г алюминия эквивалентно введению 6,3 г Al2(SO4)3 и 1 г железа-введению 2,9 г FеС13 и 3,6 г Fe2(SO4)3. Теоретический расход электроэнергии для растворения 1 г алюминия 12 Вт× ч, а 1 г железа - 2,9 Вт× ч. Плотность тока рекомендуется не более 10 А/м2, расстояние между электродами не более 20 мм, а скорость движения воды между электродами не менее 0,5 м/с.

Метод электрохимического коагулирования может быть применен для обработки сточных вод, содержащих эмульгированные частицы масел, жиров и нефтепродуктов, хроматы, фосфаты. Компактность установок, отсутствие реагентного и складского хозяйства, простота обслуживания являются несомненным достоинством метода электрохимической коагуляции. Однако значительные расходы электроэнергии и металла, являющиеся следствием образования окисной пленки на поверхности электродов, их механического загрязнения примесями сточных вод, а также нагревания обрабатываемой сточной воды, ограничивают область применения этого метода.

На рис. 5 приведена схема электрокоагуляционной установки по очистке производственных сточных вод, содержащих нефтепродукты и взвешенные вещества в концентрации соответственно 0,3-7,5 и 0,5-8 г/л. При электрокоагуляции в резервуаре (электрокоагуляторе) через систему плоских стальных электродов, установленных на расстоянии 10 мм друг от друга, пропускается постоянный ток плотностью 0,6 А/дм2 под напряжением 10-18 В. При продолжительности контакта сточных вод в электрическом поле 15-30 с и пропускной способности 1,5-3 м3/^ на 1 м2 площади поверхности электродов одного полюса эффективность очистки достигает 99 %. Положительные результаты получены также при обработке сточных вод цеха гальванопокрытий, где расход электроэнергии на 1 м3 обрабатываемой сточной воды составляет 0,4-0,5 кВт-ч.