Před opětovným použitím nebo vypuštěním do přírodních vodních útvarů musí být kontaminovaná odpadní voda čištěna, aby se z ní zničily a odstranily znečišťující látky, normalizovalo se chemické složení a fyzikální vlastnosti odpadních vod. Volba způsobu čištění závisí na fázově rozptýleném složení nečistot znečišťujících odpadní vody, objemu odpadní vody, podmínkách jejího vypouštění, dalším využití vody a dalších faktorech. Vzhledem k široké rozmanitosti složení a vlastností průmyslových odpadních vod se používají různé metody a způsoby jejich čištění, které se podle stávající klasifikace dělí do čtyř skupin: mechanické, fyzikálně-chemické, chemické a biologické. V některých případech se používá termální metoda a uchýlí se také k pohřbívání nebo vstřikování odpadní vody do hlubokých podzemních horizontů.
V závislosti na použitých metodách se používají různé typy léčebných zařízení.
V tabulce V tabulce 7.1 jsou uvedeny způsoby čištění odpadních vod, typy k tomu používaných staveb a jejich umístění v komplexu čistíren.
Způsoby čištění odpadních vod a typy čistíren
Umístění konstrukce v léčebném schématu
Metody mechanického čištění
slouží k odstraňování suspendovaných částic minerálního nebo organického původu z odpadních vod
Zadržování velkých plovoucích nečistot
Instaluje se v místech, kde vznikají odpadní vody (při lokálním čištění), na čerpacích stanicích před čerpadlem nebo na začátku komplexu staveb pro mechanické čištění odpadních vod
Zadržování tuků, tukových látek, emulgovaných olejů usazováním
Nachází se v místech, kde vznikají odpadní vody v dílně a obecném systému čištění rostlin
Odstranění těžkých minerálních nečistot usazených při snížení průtoku
Lapače písku – horizontální, vertikální, s kruhovým pohybem vody
Instalováno za síty v komplexu mechanických čistíren odpadních vod
Odstraňování usazováním jemných suspendovaných pevných látek a zbytků biofilmu za biofiltrem
Usazovací nádrže – horizontální, vertikální, radiální
Umístěno za lapače písku v systému mechanického čištění a za biofiltry
Fyzikálně-chemické metody čištění
navrženy tak, aby změnily fyzikální stav kontaminantů s cílem usnadnit jejich odstranění z odpadních vod
Koagulace – odstranění jemně rozptýlených suspendovaných a emulgovaných látek z odpadních vod přidáním koagulantů (vápno, síran železnatý apod.) do vody.
Mechanické a hydraulické míchačky; biokoagulátory, do kterých se navíc přidává aktivovaný kal nebo biofilm
Používá se jako předčištění odpadních vod a jejich příprava na mechanické nebo biologické čištění
Flotace – odstranění tuků, ropných produktů, povrchově aktivních látek z odpadní vody nasycením vody vzduchem, což usnadňuje vyplavení částic na povrch
Flotátory různých provedení (tlakové, bublinkové, pěnové, vibrační atd.)
Umísťuje se v místech, kde se po lapači tuku nebo místo něj tvoří odpad s obsahem tuku
Chemické metody čištění
se provádí pomocí různých činidel, která vstupují do chemických reakcí se škodlivými znečišťujícími látkami
Neutralizace odpadních vod – okyselení nebo alkalizace na pH 6,5÷7,5
Akumulační nádrže na kyselé a alkalické odpadní vody
Před vypouštěním odpadních vod do kanalizační sítě, čistíren nebo vodních ploch
Chlorace, ozonizace, ultrafialové ozařování odpadních vod za účelem jejich dezinfekce (dezinfekce)
Kartáčové míchačky, kontaktní nádrže
Umístěn na konci čistícího komplexu před vypouštěním vyčištěné odpadní vody do nádrže
Biologické metody čištění
na bázi oxidace organických produktů v odpadních vodách za pomoci aerobních mikroorganismů
Redukce organické hmoty biochemickou mineralizací pomocí mikroorganismů:
– v přírodních podmínkách
Biologická jezírka, filtrační pole
Odpadní voda je po mechanickém čištění odváděna k biologickému čištění
Biologické filtry, vysokozátěžové aerofiltry, diskové biofiltry
Jedno- a dvoustupňové provzdušňovací nádrže, provzdušňovací nádrže čiřičů, protiproudé provzdušňovací nádrže; oxytenki
Nachází se v komplexu zařízení biologického čištění mezi primární a sekundární usazovací nádrží
Instalováno v systému biologického čištění mezi primární a sekundární usazovací nádrží
Úpravná zařízení jsou klasifikována podle typu v souladu s použitými metodami úpravy. Léčebná zařízení se dělí na místní, okresní, centralizované a skupinové.
Místní zařízení jsou určena k čištění odpadních vod určitého složení vznikajících v určitých prostorách podniku. Na okresní policisté stavby jsou zásobovány odpadními vodami ze skupiny různých typů zdrojů znečištění v jednom podniku. NA centralizované Patří sem zařízení určená k čištění všech odpadních vod z jednoho podniku. Na skupina čistírny odpadních vod dodávají odpadní vody z několika průmyslových odvětví.
Při volbě metod a zařízení pro čištění odpadních vod je nutné vzít v úvahu, že požadovaná účinnost a spolehlivost čistících zařízení je zajištěna v určitém rozsahu koncentrací nečistot a průtoků odpadních vod. U většiny potravinářských podniků se průtok a složení odpadních vod v čase mění, což je dáno druhem použitých surovin, způsobem jejich zpracování, nerovnoměrnou spotřebou vody v technologickém procesu apod. Taková variabilita průtoku a složení odpadních vod komplikuje provoz čistíren, a proto je potřeba odpadní vody separovat nebo slučovat do toků s přihlédnutím k jejich množství. Lehce kontaminované odpadní vody jednoho nebo více typů nečistot jsou separovány do samostatných toků; kyselé a alkalické odpadní vody; odpadní vody obsahující oleje a jiné ropné produkty.
Při absenci jasně definovaných typů znečištění jsou všechny průmyslové odpadní vody zprůměrovány a sloučeny do jednoho proudu. K tomu je instalují u vstupu do čistírny průměrní lidé, které jsou navrženy tak, aby přijímaly a míchaly jednotlivé podíly odpadních vod s různými koncentracemi kontaminantů a vypouštěly je do čistíren s vyrovnaným průtokem a koncentrací.
Požadovanou průměrnou kapacitu lze určit z rovnice:
kde q – přítok odpadních vod, m 3 /h;
t – odhadovaná doba trvání průměrování, h;
k – konstantní koeficient rovný 1,4.
Na Obr. Obrázek 28 ukazuje konstrukční schéma homogenizátoru doporučeného pro použití v čistírnách odpadních vod potravinářských podniků.
Rýže. 28 Schéma homogenizátoru odpadních vod (pohled shora):
1 – zásobník na vodu; 2 – distribuční skluzy; 3 – odtokový žlab; 4 – podélné svislé příčky; 5 – slepá přepážka; 6 – prefabrikované žlaby
Aby se zabránilo sedimentaci suspendovaných látek v homogenizátoru, nesmí být průtok odpadní vody při minimálním průtoku vody menší než rychlost v kanálu přivádějící odpadní vodu, a to 0,7 – 1,0 m/s. Zintenzivnění práce homogenizátorů je dosaženo mícháním přiváděné kapaliny a kapaliny v nádrži homogenizátoru mechanickými míchadly, probubláváním vody stlačeným vzduchem nebo cirkulační vodou vytvářenou čerpadly.
K předčištění odpadních vod patří i jejich reagenční úprava: neutralizace, koagulace, flokulace, obohacení živinami – amonné a fosforečné soli atd. Reagencie se do odpadních vod zavádějí ve formě roztoku (mokré dávkování) nebo práškové formy (suché dávkování ).
Míchání činidel (koagulanty, flokulanty atd.) s kontaminovanou odpadní vodou se provádí v hydraulických nebo mechanických mísičích. Mechanická míchadla se obvykle vyrábějí ve formě vrtulových míchadel umístěných v malých komorách před usazovacími nádržemi. Hydraulické míchačky zahrnují chodbové a vertikální míchačky. Doba zdržení vody v hydraulických míchačkách je 1-3 minuty, v mechanických míchačkách 10-13 sekund.
Vlající komory určený pro koagulaci koloidních částic působením koagulantů a flokulantů přiváděných do odpadních vod. K tomuto účelu se používají vířivé nebo lopatkové komory, konstruované pro dobu setrvání vody v nich od 10 do 40 minut. Vločkovací komory jsou obvykle zabudovány do usazovacích nádrží.
Procesy flokulace mají rozhodující vliv na účinnost celého komplexu struktur pro čištění přírodních vod, a to jak ve fázi sedimentace, tak i filtrace.
U nás používané standardní, tradiční hydraulické flokulační komory, zabudované v usazovacích nádržích nebo umístěné ve spodní části čiřičů, přitom nedokážou pro svou konstrukční nedokonalost zajistit potřebné podmínky pro efektivní flokulaci. Do značné míry to souvisí s procesy flokulace při čiření nízko zakalených barevných vod v obdobích nízkých teplot. Praxe ukázala, že při čištění takových vod se ve volném objemu hydraulické komory tvoří malé, lehké vločky, které se špatně usazují i ve vrstvách malé výšky a jsou unášeny k filtrům.
Vzhledem k důležité úloze flokulačních procesů při čištění vody mnoho výzkumníků vyvíjí nové konstrukce flokulačních komor nebo modernizuje a zintenzivňuje stávající typy.
Nejúčinnější a nejsnáze implementovatelné jsou společné projekty Státního vědeckého centra Ruské federace Vědecko-výzkumný ústav VODGEO a Vědecko-výzkumný ústav KVOV, stejně jako Petrohradský vědeckovýzkumný ústav AKH.
V závislosti na typu konstrukcí prvního stupně čištění vody a provedení komory je lze rekonstruovat na:
• kontaktní (zrnité) kamery;
Kontaktní flokulační komory jsou nejúčinnější při čiření nízko zakalených, barevných, málo mineralizovaných vod s dlouhými obdobími nízkých teplot. Jako zrnité kontaktní médium je vhodné používat lehké plovoucí materiály, které zajistí jak absenci ucpávání zrnitého prostoru, tak i snadné omývání zpětným proudem vody.
Tyto komory jsou samomycí, protože během jejich provozu, jak se pod její hmotností hromadí přebytečné množství suspenze, se zrnitá vrstva roztahuje a nahromaděné vločky se snadno vymývají proudem vyčištěné vody. Tlaková ztráta v granulované vrstvě nepřesahuje 3-5 cm, což zaručuje jejich stabilní provoz.
S ohledem na konstrukční vlastnosti kontaktních flokulačních komor je nejvhodnější je použít při rekonstrukci komor vířivého typu zabudovaných do vertikálních usazovacích nádrží (obr. 1).
Pro zintenzivnění provozu konstrukcí, ve kterých probíhají flokulační procesy ve vrstvě suspendovaného sedimentu, je lze použít tenkovrstvé flokulační komory.
Ve srovnání s tradiční objemovou flokulací se suspendovaná vrstva vytvořená v omezeném prostoru z tenkovrstvých prvků vyznačuje vyšší koncentrací pevných látek a odolností vůči změnám kvality zdrojové vody a zatížení konstrukcí.
Rýže. 1. Vertikální tenkovrstvá sedimentační nádrž s kontaktní flokulační komorou:
1 – flokulační komora; 2 – dodávka zdrojové vody; 3—kontaktní plovoucí zatížení; 4 – sběrná miska; 5 – odvod vyčištěné vody; 6 – sběr sedimentů; 7, 8 – spodní a horní nosné mřížky; 9 – tenkovrstvé voštinové bloky
Tenkovrstvé voštinové bloky jsou instalovány v zóně suspendovaných sedimentů chodbových čiřičů, zajišťují rovnoměrnou distribuci vyčištěné vody a zvyšují faktor objemového využití těchto konstrukcí na 0,9-0,92 (před rekonstrukcí 0,65-0,7). V souladu s tím se kvalita vyčištěné vody zlepšuje 1,5–1,8krát, zatímco zatížení konstrukcí se zvyšuje 1,3–1,7krát (obr. 2).
Rýže. 2. Tenkovrstvý čistič vybavený tenkovrstvou flokulační komorou:
1 – dodávka zdrojové vody; 2 – sběr vyčištěné vody; 3 – okna odvodnění kalu;
4—tenkovrstvá flokulační komora; 5—tenkovrstvé usazovací voštinové bloky;
6 — příčné podpěry pro bloky
Pro podmínky kvality vody, které vyžadují zavedení další pevné fáze pro účinnou flokulaci, je lze použít tenkovrstvé vyhazování (recirkulační) flokulační komory.
Princip jejich činnosti je následující: zdrojová voda smíchaná s činidly je přiváděna do spodní části komor potrubním systémem navrženým na principu ejektorů a poté pomocí ejektorů vstupuje do tenkovrstvých bloků umístěných nad ejektory. kterým se největší hrubá voda dostává do proudu zpracované vody.v komoře se vytvořila vločkovitá suspenze a usadila se na jejím dně. Za tímto účelem jsou recirkulátory instalovány s tryskou dolů.
Aby se vystřikovaná suspenze aktivně podílela na procesu koagulace a zvětšování koloidních a suspendovaných látek vody, je důležité zabránit jejímu rozptýlení při průchodu ejektorem. Pro uvažované účely lze proto použít pouze nízkorychlostní a nízkotlaké hydraulické ejektory, konstruované pro rychlosti přívodu vody v rozmezí 1-5 m/s a vyvíjející celkový tlak do 6 m.
Výrazným a důležitým znakem vyvinuté konstrukce ejektorů je, že stupeň recirkulace lze nastavit v dosti širokém rozsahu od 0 do 50 % a pro instalaci ejektorů je možné využít i stávající podélné rozvody, pokud jsou dovybaveny příslušnými tryskami a systémem pohyblivých clon (obr. 3).
Rýže. 3. Schéma zařízení pro flokulační komory (s recirkulátory a tenkovrstvými flokulačními bloky):
1 – flokulační komora; 2 – dodávka zdrojové vody; 3 – odvod vody do jímky;
4-zóna zavěšené vrstvy; 5—tenkovrstvé vločkovací bloky;
6 – horizontální perforované potrubí; 7 – pevné trysky;
8 – symetrické pohyblivé dveře; 9 — osa otáčení pohyblivých dveří;
10 — pouzdra; 11— páky; 12 — tah; 13 — tyč; 14 – vodítka
Tenkovrstvé ejekční flokulační komory s nastavitelným stupněm ejekce je vhodné použít při rekonstrukci komor zabudovaných do horizontálních usazovacích nádrží a čeřičů s vrstvou suspendovaného sedimentu o délce nejvýše 6 m. U velkých délek je stupeň regenerace neregulovaná hodnota a lze ji vypočítat pomocí vyvinuté metody s přihlédnutím k charakteristickým charakteristikám každého vodního zdroje.
Při čiření vod s nízkým zákalem se pro zvýšení koncentrace recirkulovaných suspendovaných látek a zvětšení jejich hydraulické velikosti instalují nad recirkulátory ve výšce minimálně 0,8-1,0 m tenkovrstvé bloky.
Zásadně odlišná konstrukce recirkulátorů byla vyvinuta v Petrohradském výzkumném ústavu AKH. Zejména v komorách pro tvorbu vloček kalového typu (obr. 4) se pro recirkulaci kalu používají zařízení malých rozměrů, která se vyznačují výrazně nižší (4-5krát) spotřebou kovu ve srovnání s dříve navrhovanými konstrukcemi. Takové recirkulátory se úspěšně používají v řadě vodovodních stanic a mohou výrazně zvýšit produktivitu konstrukcí.
Jak již bylo uvedeno, účinnost flokulačních komor lze zvýšit použitím mechanických mísičů. Otázky praktické aplikace navržených návrhů a řešení musí být zpracovány z hlediska technologických a technicko-ekonomických ukazatelů pro každou úpravnu vody.
