Очистка сточных вод различными способами, современные фильтрационные системы

Неотъемлемой частью бытовых и производственных процессов является фильтрация сточных вод. При фильтрации загрязненную жидкость пропускают через пористые материалы для отделения ила, песка, окалины и других дисперсных частиц от жидкой среды. Конструкцию фильтрующей системы, тип устройства для процеживания выбирают в зависимости от объема сточных вод, нуждающихся в очистке, их физико-химических качеств, степени загрязнения и требуемой степени очистки.

Виды фильтрования

По степени загрязнения сточных вод процесс фильтрации можно разделить на 3 вида:

1. Осветление. Производится очистка жидкости с содержанием твердой фазы не более 0,1% от общего объема.
2. Сгущение. Сточные воды содержат 0,1-1% твердой фазы, которая в процессе фильтрации отделяется от жидкой среды в виде сгущенной суспензии.
3. Фильтрование с образованием осадочного слоя. Содержание твердой фазы в сточных водах составляет более 1% общего объема. В процессе очистки прослойка осадка из твердых частиц остается на перегородке фильтра.

Типы фильтровальных устройств

Очистка сточных вод связана с постоянным прогоном через фильтры большого количества загрязненной жидкости, поэтому при создании фильтрационной системы используют устройства, для функционирования которых не требуется большого давления. Наиболее подходящими для этой цели являются устройства:

• С сетчатыми элементами;
• С пористыми перегородками;
• С зернистым слоем;
• Полимерные.

Фильтры с сетчатыми элементами

К этому типу устройств относятся микрофильтры и барабанные сетчатые установки. Их используют, чтобы организовать фильтрацию загрязненных стоков от грубодисперсных примесей, содержащих не более 300 мг взвеси на 1 л.

Барабанные сетки

Сетчатый барабанный фильтр представляет собой конструкцию из вращающегося барабана, обтянутого фильтрующей сеткой. В зависимости от размера твердых частиц, содержащихся в воде, барабан можно обтягивать сетками с разным размером ячеек от 0,3 до 0,8 мм. Барабан вращается при помощи электрического привода со скоростью до 0,5 м/с, при этом сточная вода поступает внутрь барабана и процеживается от дисперсных частиц через ячейки сетки. Оставшиеся на фильтрующей сетке примеси регулярно смываются проточной водой, затем удаляются из системы. Барабанный сетчатый фильтр снижает загрязненность сточных вод на 25-40%, он обычно устанавливается перед зернистым фильтром.

Микрофильтры

Микрофильтр имеет аналогичную конструкцию и отличается от барабанных сеток только размером ячеек, которые в устройствах этого типа составляют 40-70 мкм. Эффективность очистки загрязненных стоков при помощи микрофильтров составляет 40-60%, иногда их используют вместо первичных отстойников.

Очистка сточных вод при помощи фильтров с сетчатыми элементами возможна лишь в случаях, когда в сточных водах, поступающих в устройства, отсутствуют вязкие примеси (смола, масло, битум). Оседание вязких веществ на фильтрующей сетке значительно затрудняет ее очистку и промывку, замедляет процесс фильтрации.

Фильтры с пористыми перегородками

Чаще всего пористые перегородки для фильтровальных устройств изготавливаются из шерстяных, хлопчатобумажных и керамических материалов. Реже встречаются стеклянные, металлические, углеродные элементы. Методы очистки сточных вод при помощи установок с пористыми перегородками включают в себя:

• Фильтрование суспензии с отделением осадка;
• Фильтрование с закупориванием пор.

С образованием осадка

Способ фильтрации с образованием осадка используют при очистке суспензии с содержанием твердых частиц более 1%. Обычно этот метод применяется в намывных фильтрах. В результате пропускания грязных стоков через пористую перегородку, влажный осадок отделяется от очищенного фильтрата и остается на поверхности фильтрующего элемента.

С закупориванием пор

При способе фильтрации с закупориванием пор твердые дисперсные частицы проникают внутрь перегородки и остаются там, осадок не образуется. Такой вид оборудования выбирают для использования метода осветления, при очистке жидкости с содержанием взвеси менее 0,7%.

Фильтры с зернистыми перегородками

Система фильтрации сточных вод, включающая фильтры с зернистой перегородкой (загрузкой), используется при глубокой механической очистке малозагрязненных стоков от мелкодисперсной взвеси. Кроме того, зернистые элементы применяются для доочистки жидкости после первичной фильтрации.

Устройство с зернистой загрузкой представляет собой резервуар, построенный из бетона или кирпича, на дне которого расположен дренаж для водоотвода. Сверху дренажа прокладывают слой из поддерживающего материала, еще выше — фильтрующий слой из зернистой основы. В качестве фильтровального элемента используют песок, гравий, керамзит, опилки, различного рода шлаки, керамическую крошку и прочие материалы, устойчивые к химическому воздействию и не загрязняющие очищенный фильтрат.

Загрязненная жидкость подается сверху на фильтрующие элементы и проходят сквозь них до дренажного устройства. Твердые частицы и вязкие примеси остаются на зернистой основе, которая регулярно подвергается промывке и очищению.

Фильтры с зернистыми перегородками можно классифицировать в зависимости от нескольких параметров:

• Рабочее давление;
• Скорость фильтрации;
• Направление потока;
• Размер элементов фильтрующего слоя;
• Число фильтрующих слоев.

Рабочее давление

По параметру рабочего давления зернистые установки делятся на открытые и закрытые. В открытые устройства сточные воды поступают самотеком, высота фильтрующего слоя в них составляет 1-2 м. Также их называют безнапорными.

Закрытые зернистые фильтры еще называют напорными, так как вода в них подается насосами сверху под напором. Толщина фильтрующего слоя в таких устройствах составляет 0,5-1 м.

Для очистки сточных вод чаще используют напорные установки из-за их более высокой эффективности.

Скорость очистки

По скорости очистного процесса устройства с зернистыми перегородками делятся на медленные, скоростные и сверхскоростные. Скорость процесса фильтрации в каждом типе оборудования зависит от степени загрязнения жидкости.

В медленные фильтры стоки всегда подаются самотеком и проходят через фильтрующий слой под действием силы тяжести. Такие устройства относятся к открытому типу и используются при осветлении жидкости, содержащей малое количество твердых частиц. Скорость прохождения жидкости через перегородку в медленных зернистых сооружениях составляет 0,1-0,3 м/ч. Фильтрующим слоем обычно служит кварцевый песок.

Скоростные фильтры процеживают загрязненную жидкость быстрее, 7-16 м/ч, они бывают как открытые, так и закрытые. Более высокая скорость фильтрации обеспечивается использованием в качестве фильтрующего слоя более крупные элементы среднего размера.

В сверхскоростных агрегатах скорость фильтрации достигает 25-100 м/ч, они представляют собой закрытые устройства, в которые сточные воды подаются под напором.

Направление потока

Зернистые фильтры могут быть с восходящим и нисходящим потоком, двухпоточные, а также с горизонтальным движением жидкой среды. Как правило, система фильтрации сточных вод предусматривает прохождение грязных стоков через напорные аппараты сверху вниз.

Размер частиц материала

Зернистая загрузка фильтровального устройства может содержать мелкозернистые, среднезернистые и крупнозернистые материалы. Мелкозернистыми считаются сыпучие материалы с размером частиц до 0,4 мм, среднезернистыми — 0,4-0,8 мм, крупнозернистыми — более 0,8 мм.

Размер зернистых частиц влияет на скорость прохождения жидкости, на степень образования осадка в фильтрующей перегородке. Чем меньше частицы сыпучего материала, тем медленнее просачивается через очистной слой загрязненная жидкость, но качество фильтрата получается высоким.

Количество слоев

Фильтры с зернистой загрузкой бывают однослойные, двухслойные и многослойные. В однослойных установках обычно используется один и тот же материал, в двухслойных и многослойных — перегородки могут быть сделаны из разных материалов либо из одного материала с разным размером элементов.

Эффективность многослойных очистных сооружений гораздо выше, чем у однослойных. Но есть и недостатки — значительный расход воды для промывки и регенерации прослоек и большая материалоемкость.

Полимерные фильтры

Появление полимерных материалов стимулировало развитие и изменение технологий фильтрации загрязненных жидкостей. Полимерные материалы используются в 2 видах устройств:

• С плавающей загрузкой;
• С эластичной загрузкой.

Плавающая загрузка

Установки с плавающей загрузкой становятся все более востребованы для глубокой очистки промышленных стоков, а также для доочистки городской сточной воды после биологической очистки. Полимерный материал для плавающей загрузки должен обладать хорошей прочностью, устойчивостью к действию химических реагентов, достаточной пористостью. Лучше всего для агрегатов с плавающей загрузкой подходят полистирол и пенополистирол.

Для устройства фильтрующего слоя полистирол вспенивается при помощи термообработки горячей водой или паром. Загрязненная вода пропускается сверху вниз через слой вспененного полимера, фильтрат выводится из агрегата по дренажным трубам. В таких аппаратах температура воды не должна быть больше 50 градусов, чтобы избежать расплавления гранул полистирола.

Эластичная загрузка

Агрегаты с эластичной загрузкой используют для фильтрования стоков, содержащих примеси нефти. Материалом для фильтрующего слоя в таких установках служит эластичный пенополиуретан, обладающий выраженным свойством поглощать нефтепродукты. После прохождения загрязненный жидкости через слой эластичного полимера чистый фильтрат отводится дренажными трубами, а поглотивший нефтяные примеси полиуретан извлекается и проходит этап регенерации на отжимном оборудовании.

Правильно спроектированная и построенная система фильтрации сточных вод будет работать долгие годы. Условия бесперебойной работы оборудования несложные — достаточно регулярно делать чистку фильтрующих слоев и, при необходимости, заменять испорченный материал фильтрующего элемента новым. Кроме этого, нужно периодически проводить профилактический осмотр частей системы с целью выявления неполадок или износа и вовремя их обновлять.

Статьи по теме:

Как соорудить поле фильтрации сточных вод

Уклон канализационных труб 50, 100, 110, 160, 200 мм.

Какой объем септика нужен. Расчет на 3 человек, 4 человек, 5 человек или на семью.

Почему возникает известковый налет в унитазе, чем его можно удалить

Напорный флотатор для очистки сточных вод: принцип работы, плюсы и минусы