Механическая очистка сточных вод

Механическая очистка сточных вод — это совокупность технологических процессов, направленных на удаление из сточных вод нерастворимых (взвешенных) и частично коллоидных загрязнений преимущественно минерального и органического происхождения с помощью физических методов (процеживание, отстаивание, фильтрование, центрифугирование). Является первым этапом очистки сточных вод, предшествующим биологической, физико-химической и доочистке, и обеспечивает подготовку воды для последующих стадий обработки.

Классификация методов механической очистки

Методы механической очистки классифицируются по размеру удаляемых частиц, принципу действия и конструктивным особенностям оборудования. Основные группы включают:

Процеживание (удаление крупных включений)

Применяется для задержания крупных отбросов (тряпки, бумага, пищевые отходы, пластик, песок, камни) размером более 5–10 мм. Осуществляется с помощью решёток и сит.

Решётки — стальные или чугунные стержни с зазором 16–60 мм (для грубых решёток) и 5–16 мм (для тонких). Устанавливаются в каналах перед насосными станциями и отстойниками. Различают неподвижные (с ручной очисткой) и механизированные (с граблями, шнеками или скребками).
Сита — металлические сетки с ячейками 0,5–5 мм. Используются для удаления мелких взвесей (например, волокон целлюлозы, шерсти). Бывают барабанные, дисковые и вибрационные.

Отстаивание (гравитационное осаждение)

Основано на разности плотностей частиц загрязнений и воды. В отстойниках под действием силы тяжести тяжёлые частицы оседают на дно (осадок), а лёгкие (жиры, масла, нефтепродукты) всплывают на поверхность. Отстойники делятся на:

Горизонтальные — прямоугольные резервуары, в которых вода движется вдоль оси. Осадок сгребается скребковыми механизмами в приямок.
Вертикальные — цилиндрические или конические резервуары, где вода подаётся в центр и движется снизу вверх. Осадок опускается в конусную часть.
Радиальные — круглые резервуары большого диаметра (до 50 м), вода подаётся в центр и движется радиально к периферии. Осадок удаляется вращающимся скребком.

Фильтрование

Процесс пропускания сточной воды через пористую перегородку (сетку, ткань, слой зернистого материала) для задержания взвешенных частиц. Применяется для удаления мелкодисперсных примесей (размером от 1–100 мкм). Виды фильтров:

Микрофильтры — барабанные или дисковые с сеткой из нержавеющей стали или синтетических материалов (ячейки 20–60 мкм).
Песчаные фильтры — резервуары со слоем кварцевого песка (высота 0,5–2 м) или антрацита. Вода проходит сверху вниз, частицы задерживаются в порах.
Фильтры с плавающей загрузкой — используют вспененный полистирол, керамзит или дроблёный камень.

Центрифугирование

Применяется для обезвоживания осадка сточных вод. В гидроциклонах и центрифугах под действием центробежной силы частицы отделяются от жидкости. Гидроциклоны (напорные и безнапорные) используются для выделения песка и мелких взвесей.

Оборудование и сооружения

Решётки-дробилки

Совмещают функции решётки и дробилки: крупные отбросы измельчаются до размеров 5–10 мм и возвращаются в поток воды. Применяются на малых очистных станциях.

Песколовки

Сооружения для выделения песка, гравия, шлака и других тяжёлых минеральных примесей (размером 0,2–2 мм). Устанавливаются перед отстойниками. Типы:

Горизонтальные — прямоугольные каналы с регулируемой скоростью потока (0,15–0,3 м/с).
Тангенциальные — круглые в плане, вода подаётся по касательной, создавая вращательное движение.
Аэрируемые — с подачей воздуха для поддержания органических частиц во взвешенном состоянии.

Усреднители

Резервуары для выравнивания колебаний расхода и состава сточных вод. Обеспечивают стабильную работу последующих сооружений. Бывают проточные (с перемешиванием) и контактные (с залповым сбросом).

Отстойники

Основные сооружения механической очистки. Эффективность осветления воды в отстойниках составляет 40–60% по взвешенным веществам и 20–30% по БПК (биологическому потреблению кислорода). Время отстаивания — 1–3 часа.

Фильтры

Используются для доочистки после отстойников. Эффективность задержания взвесей — 80–95%. Фильтры периодически промываются обратным током воды или воздуха.

Технологическая схема механической очистки

Типовая схема включает последовательно:

Решётки (зазор 16–25 мм) — удаление крупных отбросов.
Песколовки — выделение песка и минеральных примесей.
Усреднители (при необходимости) — выравнивание расхода.
Отстойники (первичные) — осаждение взвешенных веществ.
Фильтры (при необходимости) — доочистка.

Осадок из отстойников (сырой осадок) и песок из песколовок направляются на обработку (обезвоживание, стабилизацию, утилизацию).

Применение

Механическая очистка применяется на всех типах очистных сооружений:

Городские станции аэрации — для предварительной обработки бытовых и промышленных сточных вод.
Промышленные предприятия — для очистки производственных стоков (химическая, нефтехимическая, пищевая, целлюлозно-бумажная промышленность).
Ливневые и дренажные системы — для удаления песка, мусора и нефтепродуктов.
Локальные очистные сооружения (ЛОС) — для индивидуальных домов, коттеджных посёлков, автономных объектов.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

Простота конструкции и эксплуатации.
Низкие эксплуатационные затраты (отсутствие реагентов, минимальное энергопотребление).
Высокая надёжность и долговечность оборудования.
Возможность удаления крупных и тяжёлых включений, которые могут повредить насосы и биологические сооружения.

Недостатки:

Низкая степень очистки от растворённых и коллоидных загрязнений (органических, биогенных элементов).
Необходимость регулярной очистки и утилизации осадка.
Зависимость эффективности от размера и плотности частиц (мелкие взвеси удаляются плохо).

Нормативные требования

В Российской Федерации требования к механической очистке сточных вод регламентируются:

СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».
СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения».
ГОСТ 25150-82 «Сточные воды. Термины и определения».

Для сброса в водоёмы рыбохозяйственного назначения содержание взвешенных веществ не должно превышать 0,25–0,75 мг/л (в зависимости от категории водного объекта). Механическая очистка обеспечивает снижение взвесей до 10–30 мг/л, поэтому после неё требуется биологическая или физико-химическая доочистка.

История развития

Первые примитивные решётки для задержания крупных отбросов применялись ещё в Древнем Риме. В XIX веке с развитием городской канализации в Европе и США начали использовать отстойники (например, в Лондоне — с 1850-х годов). В России первые механические очистные сооружения (решётки и отстойники) появились в Москве в 1890-х годах на Люблинской станции аэрации. В XX веке с ростом промышленности и урбанизации методы механической очистки были стандартизированы и дополнены центрифугированием и микрофильтрацией.

Современные тенденции

В настоящее время наблюдается внедрение:

Тонкослойных отстойников (с пластинчатыми или трубчатыми модулями) — для увеличения производительности и уменьшения габаритов.
Мембранных фильтров (микрофильтрация, ультрафильтрация) — для глубокой очистки от взвесей и бактерий.
Автоматизированных систем управления (АСУ ТП) — для оптимизации режимов работы решёток, песколовок и отстойников.
Энергоэффективного оборудования — решётки с частотным регулированием, низконапорные насосы.

Источники

СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения». Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85.
СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».
ГОСТ 25150-82 «Сточные воды. Термины и определения».
Яковлев С. В., Воронов Ю. В. «Водоотведение и очистка сточных вод». — М.: АСВ, 2004.
Калицун В. И. «Основы водоснабжения и канализации». — М.: Стройиздат, 1985.
Методические рекомендации по проектированию сооружений механической очистки сточных вод (НИИ ВОДГЕО, 2010).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →