Локальные очистные предприятия: из каких узлов собирается линия

Локальные очистные сооружения предприятия почти никогда не бывают одним аппаратом. Это цепочка узлов, где каждый следующий рассчитан на то, что предыдущий отработал, и выпадение любого звена перекладывается на соседей — обычно на самый дорогой из них. Разберём типовую последовательность и то, зачем в ней нужен каждый узел.

Порядок узлов в линии

Классическая схема локальных очистных выглядит так:

• ✓Усреднитель — выравнивает расход и состав стока.
• ✓Механическая ступень — решётка и сито снимают крупное включение и волокно.
• ✓Реагентная обработка — коагулянт и флокулянт переводят растворённое и коллоидное в отделяемую форму.
• ✓Разделение фаз — флотатор или отстойник убирает то, что реагенты собрали в хлопок.
• ✓Доочистка — доводит воду до значений, при которых её принимают на сброс или возвращают в оборот.
• ✓Обработка осадка — превращает шлам в кек, который можно вывезти.

Порядок не переставляется. Реагенты не работают по неусреднённому стоку. Флотатор не работает без реагентов. Доочистка садится за сутки, если перед ней плохо отделили взвесь. Собственно вся инженерия локальных очистных сводится к тому, чтобы каждый узел получал на входе то, на что он рассчитан.

Требования на выходе задаёт не оборудование, а разрешение: предел назначает водоканал или местный регулятор, и для каждой площадки он свой. Поэтому проектирование линии начинают с того, какие показатели и до каких значений придётся снижать именно здесь.

Усреднитель — узел, который выбрасывают чаще всего

Усреднитель — просто ёмкость с перемешиванием, и именно поэтому он выглядит как первый кандидат на экономию. Он ничего не очищает, занимает место и стоит денег.

Что происходит без него. Сток предприятия неровный по определению: мойка идёт в конце смены, залповый сброс варочного цеха приходится на час, ночью расход близок к нулю. Аппараты дальше по линии рассчитаны на конкретный расход и конкретную концентрацию. Флотатор HLDAF-20 берёт 15–20 м³/ч, HLDAF-50 — 45–50 м³/ч; это рабочий диапазон, а не «примерно столько». Если пиковый залп даёт вдвое больше, чем средний часовой расход, то либо флотатор подбирают по пику и он три четверти суток стоит недогруженным, либо он захлёбывается на залпе.

С реагентами хуже. Доза коагулянта подбирается под конкретную концентрацию загрязнения. При скачке концентрации втрое доза, выставленная под среднее, оказывается недостаточной, хлопок не образуется — и весь залп проходит линию насквозь. Усреднитель делает состав предсказуемым, а дозу — рассчитываемой.

Отсюда правило: усреднитель дешевле любого другого способа справиться с неравномерностью. Он позволяет подобрать всё остальное оборудование по среднечасовому расходу, а не по пику.

Механика и реагентная обработка

Механическая ступень — решётка и сито — снимает то, что вообще не должно попадать в аппараты: упаковку, обрезь, волокно, песок. Работа у неё неблагодарная и заметная только тогда, когда её нет: волокно наматывается на скребок флотатора, песок садится в шламовый бункер отстойника, крупное включение забивает насос.

Реагентная обработка — место, где стоки перестают быть однотипными. Коагулянт снимает электрический заряд с мелкой взвеси, и частицы слипаются в микрохлопья; флокулянт сшивает микрохлопья в крупный прочный хлопок, который уже можно отделить. Дозу подбирают пробным коагулированием под конкретный сток, а не по инструкции к реагенту, и пересматривают при смене продукции на производстве.

Здесь же корректируют pH: коагулянты работают в узком диапазоне, и вне его реагент уходит впустую. На практике это означает, что реагентный узел — это как минимум две станции дозирования, а не одна.

Флотация или отстаивание

Разделение фаз — точка, где линия расходится на два варианта. Выбор определяется тем, что именно в стоке.

Флотация берёт лёгкое и эмульгированное — то, с чем гравитационное осаждение справляется плохо. Отсюда её типовые площадки: мясо- и рыбопереработка, молочные производства, нефтехимия, целлюлозно-бумажная отрасль, пищевые предприятия. Осадок здесь всплывает, и его снимает цепной скребок из нержавеющей стали; часть очищенной воды возвращается в напорную линию, чтобы насыщение воздухом оставалось стабильным. Камеры коагуляции и флокуляции у флотаторов встроены в корпус вместе с баком осветлённой воды — реагентный узел частично оказывается внутри аппарата.

Ламельный отстойник берёт то, что оседает само. Наклонный пакет многократно увеличивает площадь осаждения при той же площади в плане, поэтому аппарат занимает меньше места, чем классический горизонтальный отстойник, и требует меньшего объёма строительных работ. Внутри нет движущихся частей — низкое энергопотребление и минимальное обслуживание. Типовые задачи — гальваника и производства, где в стоке медь, железо, цинк и никель, шахтные воды, стоки красильно-отделочных, кожевенных, пищевых и химических предприятий, ливневые стоки, продувочная вода градирен, фильтрат полигонов.

Если в стоке есть и то и другое — жиры и плотная минеральная взвесь, — ступени ставят последовательно, а не выбирают одну.

Доочистка и осадок закладываются сразу

Доочистка — последняя ступень перед сбросом или возвратом в оборот. Её состав диктует разрешение на сброс и то, куда вода идёт дальше: фильтрация, сорбция, обеззараживание, при возврате в технологию — мембранная ступень. Проектировать её раньше, чем известны требования площадки, смысла нет, но место под неё резервируют сразу.

Обработка осадка — узел, который чаще всего откладывают «на потом», и это самая дорогая ошибка в проекте. Причина простая: всё, что линия сняла из воды, никуда не делось. Флотошлам и осадок отстойника — это обводнённая масса, и её объём сопоставим с тем, ради чего строились очистные. Без обезвоживания вывозить приходится воду.

Варианты обезвоживания различаются по режиму работы:

• ✓Шнековый обезвоживатель HLDS работает потоком и принимает разбавленный осадок прямо из аэротенка или отстойника, без отдельного илоуплотнителя — его на станции можно не строить. Ряд идёт от HLDS-131 (около 6 кг сухого вещества в час при 1,00 % СВ) до HLDS-404 (около 400 кг СВ/ч, порядка 40 м³/ч). Шнек вращается медленно, расход энергии и промывной воды невелик.
• ✓Ленточный фильтр-пресс — тоже поточный аппарат: DNY 1000A даёт 200–203 кг/ч по сухому веществу, DNY 2000A рассчитан на расход воды 20,8 м³/ч.
• ✓Камерный фильтр-пресс HL работает циклами: пакет плит заполняется, затем раскрывается и кек сбрасывают. Фильтрация под давлением даёт кек низкой влажности и уместна там, где осадок вязкий или сильно обводнённый. HL80 — площадь фильтрации 80 м², производительность 1–2 т/ч; HL200 — 200 м² и 4–5 т/ч.

Осадок перед обезвоживанием флокулируют повторно: шнековый обезвоживатель принимает пульпу из камеры флокуляции. То есть реагентный узел нужен и здесь — это ещё одна причина закладывать обработку осадка вместе с линией, а не после её запуска.

Что дальше

Для расчёта линии соберите четыре вещи: среднесуточный и пиковый расход стока, анализ стока по взвешенным веществам, жирам, ХПК и металлам, требования разрешения на сброс для вашей площадки и место, которым вы располагаете. Отдельно оцените, куда пойдёт кек, — от этого зависит выбор обезвоживателя.

С этими данными смотрите промышленную очистку стоков: флотаторы DAF, ламельные отстойники, шнековые обезвоживатели и фильтр-прессы подбираются под расход и характер стока. Если анализа стока пока нет, начинать нужно с него: линия, собранная без цифр, обычно оказывается либо избыточной, либо недостаточной, и переделывать её дороже, чем измерить.