DESIGN OF WASTE WATER TREATMENT UNIT

Full Text

Загрязнение территории отрицательно сказывается на состоянии окружающей среды [1-11]. На некоторых предприятиях и железнодорожных путях грунты пропитаны нефтепродуктами на значительную глубину, что создаёт угрозу как поверхностным водоемам, так и подземным водам. Непосредственный отбор проб сточной воды с железной дороги позволяет точнее определить концентрации загрязнений, находящихся в сточной воде [12-21]. Недостатками данного метода являются его трудоемкость и, в настоящее время, нерациональность, кроме того, он требует больших затрат времени, связанных с необходимостью ожидания очередного дождя [1, 2]. Для упрощения проведения исследований было предложено провести экспериментальные исследования на модельном растворе, содержащем в своем составе такие ингредиенты, как нефтепродукты и железо (общее). Установка для очистки сточных вод проектировалась на основании существующих способов очистки поверхностных сточных вод [3-10]. Разработка, проектирование и конструирование установки для очистки сточных вод На кафедре водоснабжения и водоотведения АСИ СамГТУ была разработана и спроектирована установка для очистки сточных вод, которая обеспечивает повышенное качество, скорость и эффективность очистки сточных вод, а также сокращает занимаемые площади при ее эксплуатации. Изготовление установки производилось на базе инженернопроизводственного предприятия ООО «Эколайн» (г. Тольятти). Установка для очистки сточных вод (рис. 1) состоит из двух блоков, расположенных друг над другом: блока первичной очистки, содержащего флота- тор с приспособлениями для подвода сточной воды, ввода воздуха и удаления пены, оборудованного песколовкой, нефтеловушкой-отстойником и осадконакопительным лотком, и фильтровального блока, содержащего фильтровальную камеру с зернистой загрузкой. Фильтровальный блок снабжен фильтром с сорбционной загрузкой и разделен на две части: в одной из них расположен фильтр с зернистой загрузкой, с движением воды сверху вниз, а в другой - фильтр с сорбционной загрузкой, с движением воды снизу вверх. Рис. 1. Установка для очистки сточных вод Фильтровальный блок имеет в своей конструкции две перегородки между зернистым и сорбционным фильтрами, образующими карман для перетекания очищаемой воды от зернистого фильтра к сорбционному через переливное отверстие. В нижней части конусного дна, с направлением конуса вверх, фильтровального блока расположены два патрубка для отвода осадков с фильтров: зернистого и сорбционного, в его верхней части над сорбционным фильтром расположен патрубок отвода очищенной воды, а над зернистым - патрубок отвода промывной воды. Блок первичной очистки оборудован трубопроводом для отвода осадка, который присоединен к конусному дну флотатора, с направлением конуса вниз, имеющего цилиндрические перегородки, делящие его на зоны флотации и отстаивания. Зона отстаивания снабжена камерой для отстаивания сфлотированной воды, а приспособление для ввода воздуха выполнено в виде диска и подключено к компрессору. Песколовка сочетает в своей конструкции элементы тангенциальной и вертикальной песколовок. Дно нефтеловушки-отстойника имеет уклон от центра к периферии. В качестве загрузки зернистого фильтра использован дробленый керамзит, а в качестве загрузки сорбционного фильтра - активированный уголь. На рис. 2 представлен блок первичной очистки сточных вод, фильтровальный блок установки. Общий вид (вид сверху) установки в разрезе показан на рис. 3. Установка для очистки сточных вод работает следующим образом. Очищаемая вода по трубопроводу подачи сточной воды 27 самотеком поступает на блок первичной очистки, где последовательно проходит очистку на песколовке 2, нефтеловушкеотстойнике 3 и по переливному трубопроводу 8 из нефтеловушки-отстойника подается во флотационную камеру 9, в которую вместе с водой через дисковый аэратор 25 от компрессора 26 подается воздух. Грубо- и мелкодисперсные вещества, растворенные в воде, захватываются пузырьками воздуха и выносятся к поверхности очищаемой воды, где образуется пена, которая собирается в лотке для сбора пены 18 и отводится через патрубки отвода осадка нефтеловушкиотстойника 13. Сфлотированная вода из флотационной камеры 9 перетекает в отстойную зону 11, оборудованную цилиндрической перегородкой 12. В отстойной зоне 11 происходит полное выделение диспергированных в воде пузырьков воздуха после флотации, затем вода перетекает в зону осветленной воды 10. Через трубопровод отвода плавающего осадка 14 осуществляется удаление осадка, выпадающего на дно флотатора-отстойника 4. Осветленная вода через трубопровод подачи воды 15 отводится из блока первичной очистки и подается в нижний - фильтровальный блок. Очищаемая вода подается на зернистый фильтр 5. Вода, двигаясь сверху вниз, проходит через зернистый фильтр 5, делает поворот на 180 град. и по карману 24, образованному перегородкой, разделяющей фильтры 16, и перегородкой для перетока жидкости 20, поднимается до переливного отверстия 21 и опускается ко дну конструкции, после чего снова меняет направление и проходит доочистку на сорбционном фильтре 6 при восходящем токе воды. Очищенная вода отводится через патрубок отвода очищенной воды 7. Промывка фильтровального блока, поочередно зернистого и сорбционного, осуществляется обратным током воды. При промывке зернистого фильтра фильтровального блока чистая промывная вода подается через патрубок отвода осадка зернистого фильтра 22, а грязная - отводится через патрубок отвода промывной воды зернистого фильтра 29. При промывке сорбционного фильтра фильтровального блока чистая промывная вода подается через патрубок отвода очищенной воды, а грязная - отводится через патрубок отвода осадка Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 1 54 ВОДОСНАБЖЕНИЕ, КАНАЛИЗАЦИЯ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ Рис 2. Установка для очистки сточных вод: 1 - корпус устройства; 2 - песколовка; 3 - нефтеловушка-отстойник; 4 - флотатор-отстойник; 5 - зернистый фильтр; 6 - сорбционный фильтр; 7 - патрубок отвода очищенной воды; 8 - переливной трубопровод; 9 - флотационная камера; 10 - зона осветленной воды; 11 - отстойная зона; 12 - цилиндрическая перегородка; 13 - патрубок отвода осадка нефтеловушки-отстойника; 14 - трубопровод отвода плавающего осадка; 15 - трубопровод подачи воды на фильтровальный блок; 16 - перегородка, разделяющая фильтры; 17 - осадконакопительный лоток; 18 - лоток для сбора пены; 19 - патрубок сброса пены; 20 - перегородки для перетока жидкости; 21 - переливное отверстие; 22 - патрубок отвода осадка зернистого фильтра; 23 - патрубок отвода осадка сорбционного фильтра; 24 - карман; 25 - дисковый аэратор; 26 - компрессор; 27 - подающий трубопровод (исходная вода); 28 - патрубок отвода осадка песколовки; 29 - патрубок отвода промывной воды зернистого фильтра Рис. 3. Установка для очистки сточных вод в разрезе (вид сверху) 55 Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 1 А.К. Стрелков, С.Ю. Теплых, П.А. Горшкалёв, А.М. Саргсян Таблица 1 Результаты экспериментальных исследований на установке по нефтепродуктам № п/п Результат на КФК Концентрация нефтепродуктов в очищенной воде, мг/л Расход сточных вод, л/ч Интервал отобранной пробы, мин 1 0,740 1,746 100 30 2 0,106 0,250 100 30 3 0,100 0,236 100 30 4 0,085 0,200 100 30 5 0,049 0,120 100 30 6 0,046 0,110 100 30 7 0,041 0,097 100 30 8 0,041 0,097 100 30 9 0,039 0,092 100 30 10 0,039 0,092 100 30 Рис. 4. График работы установки для очистки сточных вод по нефтепродуктам Таблица 2 Результаты экспериментальных исследований на установке по железу (общему) № п/п Результат на КФК Концентрация железа (общего) в очищенной воде, мг/л Расход сточных вод, л/ч Интервал отобранной пробы, мин 1 0,105 0,466 100 30 2 0,087 0,386 100 30 3 0,078 0,346 100 30 4 0,061 0,271 100 30 5 0,056 0,249 100 30 6 0,051 0,226 100 30 7 0,044 0,195 100 30 8 0,042 0,186 100 30 9 0,041 0,182 100 30 10 0,041 0,182 100 30 Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 1 56 ВОДОСНАБЖЕНИЕ, КАНАЛИЗАЦИЯ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ Рис. 5. График работы установки для очистки сточных вод по железу (общему) сорбционного фильтра 23. После исчерпания сорбционной емкости загрузки производится ее замена. Экспериментальные исследования по очистке сточных вод на установке Для определения уровня очистки сточных вод было решено провести исследования по очистке сточных вод на модельном растворе в соответствии с [11]. Полученный модельный раствор имел следующие концентрации: - по нефтепродуктам - 10 мг/л (в растворенном виде) и 1000 мг/л (плавающие на поверхности воды нефтепродукты) (табл. 1); - по железу (общему) - 0,75 мг/л (табл. 2). Выводы. Изготовленная компактная, комбинированная установка для очистки сточных вод позволила исследовать модельный раствор, приготовленный с учетом максимально возможной эмульгированной составляющей в поверхностных сточных водах загрязняющих веществ в виде нефтепродуктов и железа (общего). Результаты исследований показали эффективность очистки модельного раствора по нефтепродуктам в 100 раз, по железу (общему) - в 4 раза. Получен патент на полезную модель № 155231 от 02 сентября 2015.

About the authors

Alexander K. STRELKOV

Samara State Technical University

Author for correspondence.
Email: vestniksgasu@yandex.ru

Svetlana Yu. TEPLYKH

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Pavel A. GORSHKALEV

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Ashot M. SARGSYAN

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files