Обзор механических способов и устройств для очистки стоков

Именно этим способом можно задерживать нерастворенные минеральные и органические примеси. Это ветки, камни, песок, текстиль, стекло, бумага и остатки нефтепродуктов. С технической точки зрения, устройства механической очистки наиболее простые по конструкции и несложные в монтаже. Могут использоваться в промышленных, сельскохозяйственных, дорожных, городских и загородных очистных сооружениях. Как правило, являются частью комплексных систем для повышения их эффективности и защиты от повреждений.

Но в отдельных случаях механической очистки бывает достаточно – например, при сбросе на рельеф условно чистой дождевой воды.

Методы механической очистки сточных вод

1. Процеживание. Первый этап «грубой» очистки, используемый для удаления нерастворимых или волокнистых включений размером до 25 мм. Основным техническим средством являются решетки для задерживания древесины, тканей, камней, стекла и другого мусора. Могут использоваться и сита (барабанные, дисковые) с разным размером ячеек. Если они плоские, то скорость движения воды не должна превышать 0,4 м/а, а для вращающихся допустима скорость 1,2 м/с. Эффективность в целом невысокая и составляет 40%. После процеживания стоки движутся дальше и попадают в песколовку для улавливания более мелких фракций.
2. Фильтрация. Несложная технология, основанная на задержке включений при прохождении через фильтры и сетки. Частицы не проходят через ячейки и прилипают к фильтрующему элементу или задерживаются в засыпном материале. Существуют и микрофильтры для удаления мелких частиц. Но при любом выборе сами фильтры тоже будут нуждаться в регулярной очистке от осадка. При больших объемах предпочитают фильтрующую засыпку (кварцевый песок, антрацит, руда). Такие фильтры не требуют частой промывке, но при необходимости это можно легко сделать автоматическим или полуавтоматическим способом.
3. Отстаивание. Пассивный метод очистки, предполагающий оседание частиц под собственным весом на дно резервуара. Для этого нужно обеспечить минимальную скорость движения воды, но так, чтобы на дно не оседала органика. Преимущество в том, что можно удалить не только осевшие частицы, но и плавающие на поверхности включения в виде пленки. В виде таких легких фракций обычно всплывают масла и остатки нефтепродуктов. Это определенно расширяет возможности очистки сточных вод с минимальными вложениями. Однако есть и минусы: повышается токсичность жидкости, появляется запах и размножаются бактерии.
4. Центрифуга и гидроциклон. Эти два метода объединяет один принцип работы – инерция. Для отделения загрязняющих веществ от воды используется центробежная сила. Выполняется этот процесс во вращающихся агрегатах, где твердые примеси (песок, глина, стекло) оседают на стенках бака, а более легкие – всплывают. Несложным и компактным оборудованием являются центрифуги в виде полого барабана. Гидроциклоны имеют цилиндрическую форму, а жидкость подается по касательной с наклоном. Их применение целесообразно при размерах частиц от 100 мкм. Общим недостатком является то, что не все примеси удается выделить.

Помимо механических методов, широко используются и физико-механические. К ним относятся коагуляция, флотация, абсорбция, окисление. Позволяют укрупнять коллоидные частицы, обеспечивать их прилипание к пузырькам воздуха и использовать другие способы для их более легкого удаления из стоков. Но применяются в основном в промышленных установках.

Технические средства механической очистки

Отличаются по своей конструкции, назначению, месту расположения и функциональным особенностям. Могут устанавливаться и по отдельности, но чаще используются в комплексе.

Решетки

Предназначены для задержки особо крупных включений, поэтому монтируются на начальном участке движения сточных вод. Позволяют сразу задерживать плавающие и осаждающиеся вещества, чтобы предотвратить их попадание на фильтры и в трубопроводы. Устанавливают решетки в каналах до песколовок. Представляют собой статичные металлические рамы с параллельно расположенными стержнями. В большинстве случает стержни имеют прямоугольное сечения и толщину до 10 мм. Прозор между ними составляет 16 мм (бывает меньше и больше). От этой ширины зависит размер включений, которые задерживают решетки. Их выбор определяется с расчетом на то, что они должны пропускать воду со скоростью 0,8-1,0 м/с при максимальном притоке. Иначе стоки начнут переливаться и произойдет затопление.

С поверхности самих решеток загрязнения удаляются ручным или механическим способом. Используется техническая воды для смыва, а собранные отходы прессуются и вывозятся для утилизации. Но на высокопроизводительных очистных сооружениях используют и самоочищающиеся решетки – барабанные (шнековые) или грабельные. Первый вид фильтрует воду через перфорированное сито и сразу отводит загрязнения в специальный контейнер. Второй состоит из фильтрующего экрана и подвижной корзины в виде ковша, который при заполнении поднимается к зоне выгрузки. Предназначен для удаления большого количества крупных включений. Ширина прозора может доходить до 70 мм. Для тонкой очистки используют и подвижные ступенчатые самоочищающиеся решетки, состоящие из пластин с прозором 1 мм.

Песколовки

Устанавливаются после решеток и используются для механической очистки стоков от мелких минеральных частиц. Это песок, шлак, гравий, фракции бетона, металла и стекла с размерами включений 0,15 мм. Их установка целесообразна при расходе сточных вод от 100 м3/сутки. Работают по принципу силы тяжести: крупные частицы под собственным весом оседают на дно. Причем важно, чтобы в осадок не выпадали органические примеси, поэтому имеет значение и скорость потока воды. Например, если это включения размером 0,25 мм, то скорость должна быть до 0,3 м/с. Если больше, то загрязнения просто не будут успевать оседать. А если меньше, то помимо твердых минеральных включений, в осадке появится и органика. При объеме задерживаемых осадков, не превышающем 0,1 м/сутки, допускается их ручное удаление. Если поток интенсивный, то нужна механизированная выгрузка песколовки.

Эти устройства отличаются по своей конструкции, месту установки и производительности. По виду классифицируются на вертикальные и горизонтальные. Например, для ливневой канализации достаточно вертикального однокамерного резервуара, состоящего из решетки, приемного отсека, входного и выходного патрубка. Заглубляется в землю под водосточными трубами и наружными решетками. Это самая простая конструкция. Бывают и вертикальные песколовки цилиндрической формы, обеспечивающие вращательное движение жидкости. Рассчитаны на максимальный расход сточных вод до 10.000 м/сутки и на среднюю крупность включений. Главным недостатком является длительное пребывание воды внутри отсека.

Горизонтальные пескоуловители используются для прямолинейного движения сточных вод. Выполнены в виде удлиненного сооружения прямоугольного сечения. Для перемещения осадка в бункер предусмотрены цепные или тележечные механизмы. Первые представляют собой две цепи со скребками по краям песколовки, а вторые – тележки, перемещаемые по рельсам над песколовкой. Удаляет осадки гидроэлеватор. Эти устройства могут обеспечивать и круговое движение воды. Круглую форму имеют тангенциальные пескоотделители, в которых на минеральные включения влияет и центр тяжести, и центробежная сила. Жидкость движется винтообразно, благодаря чему более легкие взвешенные частицы в осадок не выпадают.

Отстойники

Это самый простой и доступный способ механической очистки стоков. Используется как на дачных участках, так и в городских условиях. Вода находится в емкости и движется очень медленно, а твердые включения под действием силы тяжести постепенно оседают на дно. Предназначены отстойники для осветления жидкостей и удаления из них нерастворенных загрязнений. По своим функциям делятся на три вида: 1) первичные, 2) вторичные и 3) третичные. Первые выполняют роль осветлителей, вторые нужны для отстаивания жидкости после биоочистки и третьи – для доочистки. Отстойники также бывают периодического или непрерывного действия. Если объем стоков небольшой, то достаточно периодического применения этого метода, а при больших объемах процесс должен протекать непрерывно.

По конструктивным особенностям и производительности отстойники классифицируются на горизонтальные, вертикальные и радиальные. Горизонтальные представляют собой вытянутый резервуар с углублением, в котором жидкость отстаивается до 2-х часов. Рассчитаны на расход сточных вод до 50 тыс. м3/сутки и на скорость потока 5-10 мм/с. Эти отстойники достаточно эффективны – очистка по взвешенным частицам составляет 50-60%. Но их монтаж трудоемкий, а скребковые механизмы для удаления осадка плохо работают в зимний период. Вертикальные отстойники бывают разных видов. Устройства с центральным впуском выполнены в виде цилиндрического резервуара с коническим дном для сбора осадка. Они более простые в установке, но проблемные при удалении усадка со дна. Улучшенной версией считаются вертикальные радиальные отстойники, рассчитанные на очистные сооружения производительностью от 20 тыс. м3/сутки. Подходят и для осветления сильно мутных вод.

Механические фильтры

Предназначены для более глубокой и тонкой очистки стоков от загрязнений. Принцип действия максимально простой: жидкость проходит через сито, которое задерживает разные примеси. Чем меньше ячейки, тем более мелкие включения на них задерживаются. Именно так работают сетчатые фильтры из металлической или полимерной сетки, помещенной в колбу с выходами и входами. Могут быть самопромывными или очищаться вручную. Другой вид фильтров – дисковые. Используются диски с центральным отверстием и канавками. В сложенном состоянии представляют собой плотную структуру с порами, размер которых соответствует размеру улавливаемых частиц. Они более производительные, чем сетчатые, и проще промываются. Существуют и картриджные фильтры со сменными волокнистыми элементами, работающие по принципу адсорбции, а также засыпные в виде бака с сыпучим материалом. Разнообразие видов позволяет выбрать фильтр с требуемыми характеристиками.

Преимущества механической очистки стоков

• Самая широкая сфера применения (ливневки, ЛОС, промышленные установки).
• Простой принцип работы и несложная установка на разных участках водоочистки.
• Отсутствие необходимости в реагентах, биопрепаратах и специальных условиях.
• Надежность в работе, ремонтопригодность и приемлемая эффективность (60%).
• Ценовая доступность, многообразие конфигураций и легкость их комбинаций.
• Возможность самостоятельного монтажа и обслуживания на дачных участках.

В рамках своих функций механические средства хорошо справляются с поставленной задачей. Но рассчитаны они на задержку крупных включений и примесей, поэтому на выходе можно получить только техническую воду. При ее использовании для других нужд и повышения степени очистки механические методы необходимо сочетать с другими способами: биологическим, химическим, озонированием или УФ. 

Кроме этого, требуется регулярная очистка решеток, фильтров и отстойников от накопленного осадка и утилизация отходов.