РОЗДІЛ 2
АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЙ ДООЧИЩЕННЯ ГОСПОДАРСЬКО-ПОБУТОВИХ СТІЧНИХ ВОД І КОНСТРУКЦІЙ
ВОДООЧИСНИХ УСТАНОВОК
2.1. Вимоги до споруд для доочищення господарсько-побутових стічних вод
Для доочищення стічних вод з метою їх подальшого використання в системах
зрошення необхідно використовувати такі споруди і установки, які не вимагають
великого тиску води, дешеві у будівництві та прості і надійні в експлуатації.
До таких споруд у першу чергу відносяться мікрофільтри та самопливні фільтри із
зернистим завантаженням. Зернисті фільтри більш глибоко очищають воду, але
мікрофільтри дешевші у виготовленні та вимагають менше часу для уведення їх у
роботу.
Вибір виду та конструкції споруд для доочищення стічних вод виконують на основі
вимог до ступеню їх очистки, а також техніко-економічних розрахунків.
Для видалення крупних домішок із стічних вод перед зернистими фільтрами часто
застосовують більш прості і дешеві сітчасті фільтри.
2.2. Класифікація споруд для доочищення господарсько-побутових стічних вод
У даний час для доочищення біологічно очищених стічних вод можуть
застосовуватись такі методи [9, 13, 14, 32, 62, 70, 77, 136]:
фільтрування через сітчасті перегородки чи зернисті завантаження;
доочистка в біоставках із природною чи штучною аерацією;
флотація;
реагентна очистка з наступним проясненням стічних вод у відстійниках,
прояснювачах, флотаторах, фільтрах із зернистим завантаженням;
сорбція забруднень в активованому вугіллі;
хімічне окислення забруднень із використанням сильних окислювачів – хлору,
озону, перекису водню, перманганату калію;
іонний обмін із використанням природних чи штучних іонообмінників;
електрохімічні методи (електрокоагуляція, електрофлотація, анодне окислення);
гіперфільтрація;
10) біосорбція у завантаженні з іммобілізованими мікроорганізмами;
11) комбінований метод.
Розглянемо найпростіші методи, придатні для застосування в системах зрошення.
2.3. Сітчасті фільтрувальні споруди
Основною частиною таких споруд є сітчасті фільтруючі елементи, через які
проходить вихідна вода. Фільтрування біологічно очищених стічних вод на
сітчастих барабанних фільтрах і мікрофільтрах слід розглядати як
гідродинамічний процес зі швидкістю проходження води через сітчасте полотно,
пропорційною різниці тиску по два боки сітки і обернено пропорційною
гідравлічному опору, що його створює ця сітка при проходженні через неї рідини
внаслідок накопичення осаду [44].
Обертання та промивання мікрофільтра здійснюється безперервно, а барабанної
сітки – періодично в залежності від її забруднення. Замулення сіток покращує
якість очищеної води, але збільшує гідравлічний опір рухові води, а отже,
зменшує швидкість її фільтрування. При досягненні граничної величини втрат
напору на сітчастих барабанних установках вони виключаються на промивку.
На ефективність очищення та гідравлічні характеристики роботи сітчастих
фільтрів великий вплив мають розміри отворів сітки, швидкість фільтрування
води, якість промивання і швидкість обертання сітки.
Сітчасті фільтрувальні споруди мають такі недоліки:
1. Невелика міцність сіток. Фільтруюче полотно працює в умовах перемінного
навантаження, що призводить до швидкого зношення сіток.
2. При доочищенні стічних вод відбувається біообростання фільтруючого полотна,
що призводить до ускладнення експлуатації споруд.
3. При наявності у промивній воді із господарсько-питного водопроводу
залишкового хлору виникає корозія окремих частин сітчастих фільтрів.
Для усунення деяких недоліків сітчастих фільтрів були запропоновані
удосконалені конструкції фільтрувальних споруд. Так, наприклад, на
сітчасто-шнековому фільтрі конструкції М.М.Гіроля (рис.2.1) відбувається
проціджування стічної рідини через конусну сітку 1, а осад видаляється із
середини фільтра у приймальний бункер 8 за допомогою шнека 5.
Рис. 2.1. Схема сітчасто-шнекового фільтра конструкції М.М.Гіроля: 1 – конусна
сітка; 2 – підшипники; 3 – опорні підшипники; 4 – гідропривід; 5 – шнек; 6 –
трубопровід вихідної води; 7 – резервуар фільтрованої води; 8 – бункер для
приймання осаду.
На рис. 2.2 показано схему сітчастого барабанного фільтра конструкції
К.І.Богдана і Д.В.Унгуряну [44], в якому стічна вода фільтрується через сітки
2, а осад збирається перфорованими ковшами 5, які скидають його у бункер 6,
звідки він транспортується шнеком 7 у приймальний бункер.
Рис. 2.2. Схема сітчастого барабанного фільтра конструкції К.І.Богдана і
Д.В.Унгуряну: 1 – циліндричний барабан; 2 – фільтруюча сітка; 3 – резервуар
фільтрованої води; 4 – трубопровід для подачі вихідної води; 5 – перфоровані
ковші; 6 – бункер для приймання осаду; 7 – шнек; 8 – трубопровід для подачі
промивної води.
2.4. Фільтри доочищення з важким зернистим завантаженням
Процес фільтрування біологічно очищених стічних вод близький до процесів
прояснення природних вод, що здійснюються в системах водопостачання. При
фільтруванні води через зернисте завантаження відбувається накопичення
забруднень у товщі фільтра, що призводить до збільшення втрат напору та виносу
з нього забруднень внаслідок збільшення фактичної швидкості руху води у
пористих каналах.
Вперше експериментальні дослідження по очищенню господарсько-побутових стічних
вод на фільтрах з кварцовим завантаженням провів І.І.Іванюшин на Люблінській
станції аерації [52].
На основі цих досліджень були побудовані фільтри з піщаним завантаженням для
доочищення стічних вод на Зеленоградській станції аерації. До складу станції
доочищення входили барабанні сітки і швидкі піщані фільтри із швидкістю
фільтрування Vф = 5-7 м/год. Концентрація завислих речовин знижувалась з 10-15
мг/