Принцип работы отстойников сточных вод. Отстойники для сточных вод — для чего они нужны и как работают? Химические методы очистки сточных вод

Вертикальный отстойник имеет форму цилиндрического резервуара, сделанного из металла (иногда его делают квадратной формы). Форма днища – конусная или пирамидальная. можно классифицировать исходя из конструкции впускного устройства – центральное и периферийное. Чаще всего используется вид с центральным впуском. Вода в отстойнике движется в нисходяще-восходящем движении.

Принцип работы вертикального отстойника

Вода со стоков поступает в него через верхнюю часть конструкции и движется вниз по центральной вертикальной трубе к находящемуся там раструбу. Под трубой находится щит, который отражает и меняет траекторию движущейся воды с нисходящей на восходящую. В этот же момент в отстойной части в осадок очень интенсивно выпадают диспергированные частицы. Поток воды, который движется вверх перемещается через кромку для переливания воды и попадает в периферийный лоток, где собирается осветленная и очищенная вода. Осадок с помощью илопровода периодически очищается из отстойной части.

Перегородка, находящаяся перед гребнями противостоит загрязнению отбросами, которые часто всплывают в первичном отстойнике наверх. После этого загрязнения убирают вручную, используя скребок или совок и выкидывают в колодец, который находится вне конструкции устройства.

Применение отстойников

Вертикальный отстойник – это устройство, которое погружается в воду на максимальную глубину в 9 м. И если грунтовые воды находятся выше этой глубины использовать такое сооружение будет бесполезно.

Они устанавливаются в основном на небольших сооружениях для очистки сточных вод, объем которой не превышает 10000 м2 в сутки

Многие заводы и организации отдают предпочтения вертикальным отстойникам на своих сооружениях поэтому их разновидностей существует очень много – различные по размерам и конструкциям.

Почему вертикальный отстойник – это правильный выбор

Управлять ими легче, чем горизонтальными, они имеют упрощенную конструкцию. При нормальной работе, они могут удалить до 40% взвеси из сточных вод. Вертикальные отстойники легче монтировать, а стоимость у них гораздо ниже чем у горизонтальных. Водослив по периметру имеет большую длину и это позволяет значительно снизить скорость с которой движется вода, а это уменьшает вынос взвеси.

Принцип работы отстойников – уход и эксплуатация

1. Чтобы осадок не сползал к центральной части днища, во время разработки проекта и строительства необходимо сделать уклон к горизонтальной поверхности внизу до 50 градусов.
2. Необходимо тщательно сгладить внутреннюю часть отстойника.
3. Днище лучше делать коническим, а не в форме пирамиды. Потому что в пирамидальной часто скапливается очень много осадков в углах, после чего они начинают бродить.

Но и после произведения этих действий, самой главной проблемой останется плохое сползание осадка, что и затрудняет эксплуатацию. Забродивший осадок начнет вырабатывать газ, который будет всплывать на поверхность первичного отстойника, а это в свою очередь увеличит вынос взвеси.

Нужно следить чтобы на поверхности не было корки, которая обычно образуется из веществ, состоящих из жира, масла. Она появляется из-за отбросов которые плавают на поверхности. Необходимо, чтобы она поступала в жиросборник.

Об осадках

Если в вашем отстойнике нет специального бункера, в котором собираются отбросы, его нужно как можно скорее изготовить и установить с помощью трубы, которую нужно присоединить к илопроводу. На этой трубе нужно установить перегородку и открывать её по мере большого накопления мусора. Все собравшиеся отбросы убираются из отстойника с помощью скребка или совка, после чего перегородка снова закрывается.

Осадок, который плохо сползает к днищу, также нужно проталкивать вручную. Совок или скребок можно изготовить самостоятельно. Длина ручки должна быть больше, чем длина вертикального отстойника. Из-за того, что ручка может быть в длину до 9 метров, вместе со скребком такая конструкция очень тяжелая и лучше всего не доставать её из отстойника. Вручную осадок нужно сталкивать один раз за смену – не реже чем каждые 12 часов. После того как осадок будет устранен со стенок, включится гидроэлеветор и осадок уйдет на утилизацию.

Что влияет на эффективность работы

Чтобы отстойник работал корректно, нужно позаботиться об оптимальном углублении вертикальной трубы, через которую проходят сточные воды и о расположении щита, который будет менять направление движения воды.

Длина центральной трубы может быть подобрана экспериментально. Чаще всего это происходит если много взвеси выносится на поверхность и необходимо подобрать все нужные характеристики исходя из количества этих веществ. Тогда удастся сделать очистку сточных вод более эффективной и стабильной на протяжение длительного времени.

Вас может заинтересовать:

Пожарный резервуар - это место для размещения запаса воды для тушения возможного возгорания. Она должна отвечать требованиям по проектированию, указанным в СНиП 2.04.01-85 Внутренний водопровод и канализация зданий П.6. Этот объект обязательно, согласно вышеуказанной норме, должен быть возведен на территории промышленного предприятия. Для создания пожарного запаса воды могут использоваться искусственные и естественные водоемы,...

Аппараты, механизм работы которых заключается в обмене теплом между двумя средами, имеют общее название – теплообменники. При этом их конструкции и сферы применения чрезвычайно разнообразны. В группу этих устройств входят испарители и парогенераторы, водонагреватели и пастеризаторы, конструктивные элементы систем кондиционирования и охладительного оборудования. Широкая потребность производства и частного сектора в...

АГЗС - так называются станции для заправки автомобилей газом. На них в автомобили и другой автотранспорт заправляется сжиженный газ. Для доставки газа на станцию чаще всего используются специальные автомобили, оборудованные цистернами или магистраль, по которой газ подаётся в специальное хранилище. Газ, доставленный автомобилями, перекачивают под давлением в специальные приёмные ёмкости - криоцистерны. При их изготовлении...

Проверки резервуаров, которые продолжительное время находились в эксплуатации, показывают, что их внутренняя и внешняя поверхность повреждена в результате воздействия коррозии. После проведения тщательного анализа следов коррозийных процессов было выявлено, что разрушение металла происходит неравномерно. В зависимости от вида коррозии, которая воздействует на определенный участок, повреждения могут иметь характерный вид и...

Отстаивание является наиболее простым и часто применяемым в практике способом выделения из сточных вод грубодисперсных примесей, которые под действием гравитационной силы оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность.

В зависимости от требуемой степени очистки сточных вод отстаива­ние применяется или в целях предварительной их обработки перед очист­кой на других, более сложных сооружениях, или как способ оконча­тельной очистки, если по местным условиям требуется выделить из сточ­ных вод только нерастворенные (осаждающиеся или всплывающие) при­меси.

В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистной станции они подразделяются на первичные и вторичные. Пер­вичными называются отстойники перед сооружениями для биологичес­кой очистки сточных вод; вторичными - отстойники, устраиваемые для осветления сточных вод, прошедших биологическую очистку.

По режиму работы различают отстойники периодического действия, Или контактные, в которые сточная вода поступает периодически, при­чем отстаивание ее происходит в покое, и отстойники непрерывного дей­ствия, или проточные, в которых отстаивание происходит при медлен­ном движении жидкости. В практике очистки сточных вод осаждение Взвешенных веществ производится чаще всего в проточных отстойниках.

Контактные отстойники применяют для обработки небольших объе­мов сточных вод.

По направлению движения основного потока воды в отстойниках они делятся на два основных типа: горизонтальные и вертикальные ; разно­видностью горизонтальных являются радиальные отстойники. В горизон­тальных отстойниках сточная вода движется горизонтально, в верти­кальных - снизу вверх, а в радиальных - от центра к периферии.

К числу отстойников относят и так называемые осветлители. Одно­временно с отстаиванием в этих сооружениях происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных веществ.

Содержание нерастворенных примесей (взвешенных веществ), вы­деляемых первичными отстойниками, зависит от начального содержания и от характеристики этих примесей (формы и размера их частиц, плот­ности, скорости их осаждения), а также от продолжительности отстаи­вания. Основная масса грубодисперсных взвешенных веществ выпадает в осадок в течение 1,5 ч (см. рис. 4.2). Скорость осаждения и полнота Выделения из воды тонкодисперсных частиц зависят от их способности К агломерации.

Допустимое остаточное содержание взвешенных веществ - вынос из первичных отстойников - устанавливается в зависимости от типа био­логических окислителей для последующей очистки сточных вод. В соот­ветствии с этим принимается продолжительность отстаивания.

Из отстойников перед биофильтрами и аэротенками на полную очист­ку не должно выноситься взвешенных веществ более 150 мг/л. Продол­жительность отстаивания городских сточных вод в этом случае должна быть 1,5 ч.

Выбор типа, конструкции и числа отстойников должен производиться на основе технико-экономического их сравнения с учетом местных ус­ловий.

Вертикальные отстойники применяют обычно при низком уровне грунтовых вод и пропускной способности очистных сооружений до 10 000 м3/сутки. Горизонтальные и радиальные отстойники применяют независимо от уровня грунтовых вод при пропускной способности очист­ных сооружений свыше 15 000-20 000 м3/сутки. Радиальные отстойни­ки с вращающимся распределительным устройством применяют на стан­циях пропускной способностью более 20 000 м3/сутки при исходной кон­центрации взвешенных веществ не более 500 мг/л.

Основными условиями эффективной работы отстойников являются: установление оптимальной гидравлической нагрузки на одно сооруже­ние или секцию (для данных начальной и конечной концентраций сточ­ной воды и природы взвешенных веществ); равномерное распределение сточной воды между отдельными сооружениями (секциями); своевре­менное удаление осадка и всплывающих веществ.

Эффект осаждения зависит от высоты слоя воды, в котором происхо­дит отстаивание.

Глубина отстаивания Я в натурных сооружениях равна 2-4 м. В ла­бораторных условиях кинетика процесса отстаивания сточных вод обыч­но изучается при меньшей высоте слоя воды.

Госкомитетом по науке и технике и техническим советом стран-чле­нов СЭВ принято, что для сравнения результатов исследований, выпол­ненных разными авторами, эксперименты по отстаиванию взвешенных веществ в покое должны проводиться при высоте слоя жидкости H - = 500 мм, принимаемой за эталон.

Для агрегативно-устойчивых частиц принимается простое соотноше­ние, позволяющее пересчитывать время Т, необходимое для получения заданного эффекта очистки в отстойниках, по результатам лаборатор­ных исследований в цилиндрах эталонной высоты при продолжительно­сти T :

TIH ~ tlh При Э - Const,

Где Я - высота воды в отстойнике, м; h- высота воды в цилиндре, м. Для агломерирующих взвешенных веществ, преобладающих в сточ­ных водах, сохраняется пропорциональность продолжительности отстаи­вания высоте слоя, но эта зависимость не прямолинейна. В этом случае расчетная продолжительность отстаивания сточных вод в отстойнике Т глубиной Я может быть определена из продолжительности отстаивания их в лабораторных условиях T при высоте H по соотношению, предложен­ному Академией коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова и Мос­ковским инженерно-строительным институтом им. В. В. Куйбышева, в следующем виде:

Т = t (H /h )n , (4.58)

Где п- показатель степени, отражающий влияние агломерации: для хо­рошо сформированных скоагулированных хлопьев в сточных водах п - 0,5; для сточных вод газоочисток га=0,45; для го­родских сточных вод при концентрации взвешенных веществ до 400 мг/л п= 0,25, с увеличением начальной концентрации п воз­растает: например, при 600 мг/л п=0,3; для шахтных вод /г=0,35; для шерстомойных сточных вод « = 0,19...0,44 в зави­симости от количества жира и ПАВ в сточной воде. Однако не для всех видов сточных вод имеются достаточно полные опытные данные, характеризующие осаждаемость взвешенных частиц.

В тех случаях, когда данные отсутствуют и не могут быть получены по каким-либо причинам экспериментальным путем, отстойники рассчиты­вают по имеющимся данным для близких по составу сточных вод или применяют другие способы расчета (например, по нагрузке сточных вод в м /м2 поверхности отстойника).

Исходными данными при расчете отстойников на любую степень полноты выделения из сточных вод нерастворимых примесей, незави­симо от их вида, является: 1) объем сточных вод и начальная концент­рация в них взвешенных веществ Сь 2) допустимая конечная концент­рация Сг взвешенных веществ в отстоенной воде, принимаемая в соот­ветствии с санитарными нормами или обусловленная технологическими требованиями, как, например, при расчете первичных отстойников перед аэротенками на полную очистку и биофильтрами, когда С2 должна быть 100-150 мг/л; 3) условная гидравлическая крупность и0 частиц, кото­рые требуется выделить из воды; высота столба воды H в лабораторном цилиндре, в котором производится технологический анализ (отстаива­ние) сточной воды; 4) показатель степени п, отражающий влияние аг­ломерации взвешенных частиц при их осаждении.

Необходимый рабочий эффект осветления определяется из выраже­ния

Cl~~Cz юо. (4.59)

Соответственно этому эффекту принимаются наименьшая скорость осаждения (гидравлическая крупность частиц) и0, мм/с (табл. 4.17), или продолжительность отстаивания (см. рис. 4.26), по которым опре­деляются основные размеры первичных отстойников.

Эффект отстаивания сточных вод Э и происходящее при этом уплот­нение осадка влияют на экономичность и устойчивость работы очистных сооружений, особенно при биологической очистке сточных вод.

Увеличение выноса взвешенных частиц из первичных отстойников приводит к увеличению объема избыточного активного ила в аэротенках. Влажность активного ила (99%) значительно превышает влажность осадка (93-95%) из первичных отстойников. Это вызывает необходи­мость увеличения вместимости илоуплотнителей и всех последующих со­оружений для обработки избыточного активного ила.

В целях повышения эффективности работы отстойников, особенно при содержании в сточной воде взвешенных веществ более 300 мг/л, не­обходимо принимать дополнительные меры: а) добавлять к сточным во­дам химические реагенты - коагулянты, способствующие увеличению гидравлической крупности частиц примесей; б) добавлять хорошо оседа­ющие взвешенные вещества, в частности, активный ил, выполняющий роль сорбента и биокоагулянта; в) предварительно аэрировать сточные воды, что способствует флокуляции (хлопьеобразованию и укрупнению) находящихся в сточной воде мельчайших нерастворенных примесей.

Химические реагенты применяют главным образом при очистке про­изводственных сточных вод, биокоагуляцию и флокуляцию - при очист­ке бытовых сточных вод и их смесей с производственными водами.

1 - трубопровод для отвода сырого осадка и опорожнения; 2 и 4 - лотки площадью сечения соот­ветственно 800X900 и 600X900 мм; 3 и 14 - дюкеры для подачи сырой сточной воды соответственно D =700 И D =1000 Мм; 5 -впускные отверстия; 6 -- скребковая тележка; 7 - жиросборный хоток, й = =400 мм; 8 - ребро водослива; 9 - фронтальная тележка; 10 - жиропровод, 5=200 мм 11 - само­течный трубопровод для отвода сырого осадка и жира для опорожнения. 12 -аварийный дюкер площадью сечеиия 1200X1200 мм; 13 - самотечный трубопровод для отвода сырого осадка и опорож­нения, D - 200 мм; /5 -шиберы 400ХЬ00 мм; /б - дюкер для отвода осветленной воды, D =7 00 мм

Стицы uQ пбд действием СИЛЫ Тяжести и скорости горизон­тального движения воды V Вдоль отстойника (рис. 4.28). Траектория движения частицы направлена здесь по равнодей­ствующей этих двух скоростей.

При заданных величинах И, L и V можно найти такое зна­чение скорости осаждения и0, при котором равнодействую­щая пройдет через наиболее удаленную точку дна отстойни­ка г. В отстойнике будут за­держиваться лишь взвешенные частицы, имеющие скорость осаждения которая является наименьшей для данного отстойника. Ее назы­вают охватываемой скоростью, т. е. гидравлической крупностью тех наи-

Боле мелких взвешенных веществ, которые задерживаются отстойником указанной длины. Более мелкие частицы, скорость падения которых меньше и0, будут выноситься с водой.

Эффективность выпадения взвешенных веществ из сточной воды в первичных отстойниках характеризуется данными табл. 4.17.

При проектировании первичных горизонтальных отстойников для бытовых и близких им по составу производственных сточных вод ре­комендуется принимать расчетную глубину отстойной (проточной) части ~3 м (допускается 4 м), расчетную горизонтальную скорость потока V = 5...7 мм/с, длину отстойника L - VH / U 0 (здесь и0 - по табл. 4.17).

В табл> 4.18 даны размеры типовых горизонтальных первичных от­стойников.

Таблица 4.18

Высота борта отстойника над поверхностью воды обычно не превы­шает 0,4 м.

Между проточной и иловой частью отстойника предусматривается нейтральный слой высотой 0,4 м.

Ширина отстойника принимается в зависимости от способа удаления из него осадка, однако с таким расчетом, чтобы число отделений от­стойника было не менее двух. Обычно эта ширина не превышает 9 м. Ширину отстойника целесообразно увязывать с шириной аэротенков (б и 9 м), чтобы иметь возможность объединить эти сооружения в сек­ции.

Имеющиеся унифицированные сборные панели высотой 3,6 и 4,8 м для прямоугольных емкостей позволяют подобрать по глубине проточной части два типоразмера горизонтальных отстойников-3,2 и 4,4 м.

Осадок из отстойников удаляется под гидростатическим давлением и с помощью различных механизмов (скребков, насосов, элеваторов и др.).

Основными преимуществами горизонтальных отстойников являются: малая глубина, хороший эффект очистки, возможность использования од­ного сгребающего устройства для нескольких отделений. К недостаткам их относится необходимость применения большего числа отстойников вследствие ограниченной ширины.

Вертикальный отстойник (рис. 4.29) представляет собой круглый в плане резервуар с коническим днищем.

Сточная вода подводится к центральной трубе и спускается по ней вниз. При выходе из нижней части центральной трубы она меняет на­правление движения и медленно поднимается вверх к сливному желобу. При этом из сточной воды выпадают грубодисперсные примеси, плот­ность которых больше плотности сточной воды. Для лучшего распреде­ления воды по всему сечению отстойника и предотвращения взмучива­ния осадка опускающейся водой центральную трубу делают с растру­бом, ниже которого устанавливают отражательный щит.

Каждая частица нерастворенных примесей, поступившая в отстой­ник, стремится двигаться вместе со слоем воды вверх с той же скоро­стью V, с какой движется вода; в то же время под действием силы тя­жести она стремится вниз со скоростью и0, зависящей от размера и фор­мы частиц, их плотности и вязкости жидкости.

Сточная вода содержит механические примеси различной гидравли­ческой крупности, поэтому при протоке ее в отстойнике с какой-либо по­стоянной скоростью v частицы этих примесей будут занимать самые различные положения. Одни из них (при u0>v) быстро осаждаются на дно отстойника, другие (с U 0 = V ) находятся во взвешенном состоянии, третьи (с u0

Для бытовых сточных вод величину V принимают равной 0,7 мм/с. Продолжительность отстаивания зависит от требуемой степени осветле­ния сточных вод и принимается в пределах от 30 мин (перед полями фильтрации) до 1,5 ч (перед аэротенками и биофильтрами).

Уровень воды в отстойнике определяется гребнем переливного (сбор­ного) желоба, в который поступает отстоенная вода. Отсюда она на­правляется на последующую очистку. Взвешенные вещества, выделив­шиеся из сточной воды, образуют осадок (примерно 0,8 л/сутки по рас­чету на одного жителя), скапливающийся в иловой части отстойника, вместимость которой рассчитывают на двухсуточный объем осадка.

Осадок из вертикальных отстойников удаляют под действием гидро­статического давления через иловую трубу диаметром 200 мм, выпуск которой расположен на 1,5-2 м ниже уровня воды в отстойнике. Влаж­ность осадка 95%.

Вертикальные отстойники имеют преимущества по сравнению с го­ризонтальными; к числу их относятся удобство удаления осадка и мень­шая площадь, занимаемая сооружением. Однако они имеют и ряд недо­статков, из которых можно отметить: а) большую глубину, что повыша­ет стоимость их строительства, особенно при наличии грунтовых вод; б) ограниченную пропускную способность, так как диаметр их не пре­вышает 9 м.

При проектировании вертикальную скорость движения сточной воды

Рис 4 29 Первичный вертикальный отстойник диаметром 9 ч из сборного железобетона 1 -выпуск ила, 2 -выпуск корки, 3 -центральная труба с отражателем, 4 Водосборный ас юб, 5 - отводящий лоток. 6 - подводящий лоток

16-11 241

V принимают равной наименьшей скорости выпадения и0 той части взве­шенных веществ, на содержание которой рассчитывается отстойник; ве­личина и0 останавливается по графику осаждения взвешенных частиц. Расчетная площадь поперечного сечения отстойника равна площади поверхности воды в нем (в плане) за вычетом площади центральной трубы. Рабочей длиной (высотой) отстойника является расстояние от низа центральной трубы до поверхности воды.

Площадь F центральной трубы (или общую площадь всех труб, если имеется несколько отстойников) определяют по максимальному секундному расходу сточной воды Q , м3/с, и скорости в центральной трубе Vi, м/с:

1 - отражательный щит;

2 - раструб; 3 - централь­

Ная труба

Скорость Vu обычно принимаемая равной 0,03 м/с, не должна пре­вышать 0,1 м/с при наличии отражательного щита.

Высота проточной части отстойника или длина центральной его трубы

H = Vt , (4.61)

Но не менее 2,7 м.

Общий объем проточной части всех отстойников (если их несколь­ко), м3,

W = QKt / 24, (4.62)

Где Q- средний суточный расход сточной воды, м3/сутки;

К- коэффициент неравномерности притока сточной воды. Общая рабочая площадь отстойников, м2,

Fx - W / H . (4.63)

Полную площадь (в плане) отстойников определяют как сумму по­лезной их площади Fy и площади F , занимаемой центральной трубой (или центральными трубами):

F = F!--f. (4.64)

Расчет вертикальных отстойников, согласно методу, предложенному проф. С. М. Шифриным, производится следующим образом. По требуе­мому эффекту осветления сточной воды с различными начальными кон­
центрациями в ней взвешенных частиц находят с помощью рис. 4.30 гидравлическую крупность частиц, которые должны быть выделены в проектируемом отстойнике. Затем по найденной величине и0у поль­зуясь рис. 4.31, определяют радиус отстойника г. Среднюю скорость вхо­да сточной воды в отстойную зону ив (скорость в сечении между раст­рубом центральной трубы и отражательным щитом) С. М. Шифрин рекомендует принимать равной 1,2 см/с.

При этом площадь живого сечения представляет собой боковую по­верхность цилиндра, диаметр которого равен диаметру раструба цент­ральной трубы, а высота равна размеру зазора, т. е. 0,25-0,5 м.

Диаметр центральной трубы D определяют по скорости нисходяще­го движения воды в ней, равной 0,03 м/с. Длину трубы, которая должна целиком размещаться в цилиндрической части отстойника, определяют по формуле (4.61).

Диаметр вертикального отстойника не должен превышать его рабо­чую глубину более чем в 3 раза.

Эффект осветления сточной воды в вертикальных отстойниках со­ставляет практически не более 40%, теоретически расчет ведется на эффект осветления 50%.

Число отстойников зависит от принятого конструктивного типа, диа­метра одного отстойника и расчетного расхода сточной воды. Полная строительная высота (глубина) отстойника Ястр определяется как сумма высоты проточной части, нейтрального слоя, иловой части (или камеры) и высоты борта над уровнем воды, принимаемой 0,3-0,4 м.

Высота иловой камеры зависит от ее объема и диаметра отстойни­ка. Расчетную вместимость иловой камеры определяют по объему выпа­дающего осадка и продолжительности пребывания его в камере.

Иловую часть отстойников выполняют конической (для круглых от­стойников) с углом наклона стенок днища 50°, чтобы обеспечить спол­зание осадка. Внизу конуса (или пирамиды) устраивают площадку диаметром 0,4 м.

Во избежание попадания в сток всплывших загрязнений перед сбор­ными лотками (периферийными и радиальными) устанавливают полу­погружные доски (щитки), расположенные на расстоянии 0,3-0,5 м от лотка; их погружают в воду на глубину 0,25-0,3 м от поверхности воды; высота непогруженной в воду части должна быть не менее 0,2-0,3 м.

Основные размеры типовых вертикальных отстойников из сборного железобетона приведены в табл. 4.19.

Таблица 4.19

Вертикальный отстойник новой конструкции с нисходяще-восходя­щим потоком сточной воды представляет собой круглый резервуар с периферийным лотком для сбора осветленной воды. Отличие этого от­стойника от типового заключается в том, что центральная труба замене-

Рис 4 33 Первичный вертикальный отстойник с нисходяще-восходящим потоком

1 - приемная камера 2-подающий лоток (или трубопровод), 3-трубопровод для удаления та вающнх веществ 4 - приемная воронка для удаления плавающих веществ, 5 -зубчатый Водослі"із 6 - отражательный козырек 7 - распределительный лоток 8 - периферийный лоток для сбооа осветленной воды, 9-отводящий трубопровод, 10 - отстойник, //-- кольцевая полупогружная пере городка 12 трубопровод для отвода ила

На не доходящей до дна полупогружной перегородкой, разделяющей площадь отстойника на две равные части, а впускное устройство вы­полнено на внутренней поверхности перегородки по всему периметру в виде переливного зубчатого распределителя с затопленным отража­тельным козырьком (рис. 4.33).

Сточная вода поступает по лотку (или по трубе) в приемную камеру, а затем в лоток, имеющий зубчатый водослив, из которого вода равно­мерно переливается и движется по периметру внутренней части отстой­ника. Отражательный козырек меняет направление движения воды с вертикального на горизонтальное. По мере продвижения от перегородки к центру вода опускается вниз, распределяясь равномерно по всему сечению внутренней нисходящей части отстойника. При движении сточ­ной воды вниз с малыми скоростями поток теряет свою транспортирую­щую способность, благодаря чему происходит осаждение взвешенных частиц. Интенсивное разделение жидкой и твердой фаз происходит на повороте потока. Далее вода движется восходящим потоком, перели­вается через борт сборного лотка и отводится через отводную трубу. Всплывающие вещества скапливаются у воронки и периодически уда­ляются через трубу. Осадок удаляется под гидростатическим давлением по иловой трубе.

Вертикальный отстойник этого типа увеличивает эффект задержания взвешенных веществ до 60-70% или при сохранении эффекта осветле­ния обычного вертикального отстойника увеличивает пропускную спо­собность примерно в 1,5 раза.

В Институте городского хозяйства МКХ УССР разработаны конст­рукции вертикальных отстойников с нисходяще-восходящим потоком для нескольких типоразмеров.

Радиальный отстойник представляет собой круглый в плане ре­зервуар (рис. 4.34). Сточная вода подается в центр отстойника снизу вверх и движется радиально от центра к периферии. Особенностью гид­равлического режима работы радиального отстойника является то, что скорость движения воды изменяется от максимального его значения в центре отстойника до минимального у периферии. Плавающие веще­ства удаляются с поверхности воды в отстойнике подвесным устройст­вом, размещенным на вращающейся ферме, и поступают в приемный бункер или в сборный лоток.

Выпадающий осадок с помощью скребков, укрепленных на подвиж­ной ферме, сдвигается в приямок отстойника. Частота вращения под­вижной фермы 2-3 ч-1; вращение осуществляется с помощью перифе­рийного привода с тележкой на пневмомашине. Осадок удаляется по трубопроводу с помощью плунжерных и центробежных насосов, уста­новленных в расположенной рядом насосной станции. Всплывающие ве­щества отводятся в жиросборник.

Осветленная вода поступает в круговой сборный лоток через один или через оба его борта, являющихся водосливами. В целях обеспечения более надежного выравнивания скорости движения воды на выходе из отстойника водосливы сборных лотков выполняют зубчатыми. Нагрузка на 1 м водослива не превышает 10 л/с.

В СССР радиальные отстойники строят диаметром 18-54 м (табл. 4.20), а на зарубежных очистных станциях - диаметром 6-60 м и более.

Радиальные отстойники применяют в качестве как первичных, так и вторичных. Отношение диаметра отстойника к его глубине у перифе­рийного водосборного лотка принимают от 6 до 12. Отстойники задер­живают до 60% взвешенных веществ.

1 - илоскреб 2 - распределительная чаша 3 - подводящий трубопровод 4 - трубопровод сырого осадка, 5 - жиросборник, 6- насосная станция, 7-отводящий трубопровод

Расчет первичных радиальных отстойников производится на макси­мальный часовой приток по продолжительности отстаивания, принимае­мой для бытовых сточных вод равной 1,5 ч.

Вместимость приямка для сбора осадка в отстойнике определяют по объему осадка, образовавшегося в течение 4 ч. Стенки приямка имеют наклон 60°, что облегчает сползание осадка.

В зависимости от объема выпавшего осадка скребковый механизм работает непрерывно или периодически. В последнем случае он вклю­чается за 1 ч до начала удаления осадка. Процесс удаления автомати­зирован. Влажность осадка равна 95% при самотечном удалении и 93,5% при удалении насосами.

Диаметр иловой трубы определяют расчетом, однако он должен быть не менее 200 мм. Высота бортов отстойника над поверхностью воды в нем обычно равна 0,3.

Преимуществом радиальных отстойников является небольшая глу­бина, что удешевляет их строительство. Круглая в плане форма позво­ляет устанавливать минимальные по толщине стенки, что также снижа­ет стоимость сооружений.

Независимо от производительности очистной станции минимальное число отстойников принимается с таким расчетом, чтобы на первую очередь строительства иметь не менее двух рабочих отстойников. Часто компонуют четыре отстойника в единый блок. Равномерное распределе­ние сточной воды между отстойниками осуществляется с помощью рас­пределительной чаши.

При выборе типоразмеров отстойников учитывается, что более круп­ные отстойники экономичнее по сравнению с малогабаритными.

Для повышения эффекта ОЧИСТКИ При БПКполн СТОЧНОЙ ВОДЫ б0ЛЄЄ 130 мг/л радиальный отстойник может иметь преаэратор, установленный в центральном распределительном устройстве.

Предварительная аэрация с избыточным активным илом городских сточных вод позволяет вывести из их состава при отстаивании соедине­ния хрома, меди, цинка в тонкодисперсном и коллоидном состоянии. Однако преаэрация сточной воды повышает влажность сырого осадка до 94,5% по сравнению с влажностью осадка при обычном отстаивании (93,5%).

Разновидностью радиальных отстойников являются отстойники с пе­риферийной подачей в них сточных вод (рис. 4.35). Основные парамет­ры таких первичных радиальных отстойников представлены в табл. 4.21.

Водораспределительный желоб опоясывает отстойник по окруж­ности и имеет постоянную ширину и постепенно уменьшающуюся от начала к концу желоба глубину. В дне желоба имеются круглые впуск­ные отверстия, расположенные так, что в сочетании с переменной глу­биной желоба, различными диаметрами отверстий и расстоянием меж­ду ними обеспечивается постоянная скорость движения воды в желобе.

Постоянство скорости предупреждает выпадение осадка в распреде­лительном желобе и создает благоприятные условия для транспортиро­вания плавающих веществ в сборник, расположенный в конце желоба. Поступившая из отверстий вода направляется вертикальной кольцевой перегородкой в нижнюю зону отстойника. Скорость нисходящего пото­ка постепенно уменьшается и достигает минимума у кольцевого отра­жателя, направляющего поток в центральную зону отстойника и далее к водоотводящему кольцевому желобу.

Небольшая скорость потока обусловливает начало выпадения взве­шенных веществ уже у выхода из-под кольцевой перегородки. Движе­ние воды происходит по всему живому сечению отстойника, при этом местные завихрения практически отсутствуют. Поступление осветляемой воды в отстойник у его дна обеспечивает кратчайший путь осаждения взвешенных веществ.

Отмеченные особенности гидравлического режима работы таких отстойников обусловливают более высокий эффект задержания

/ - подводящий канал; 2- трубопровод для отвода плавающих веществ; 3- отводящий трубоппо - вод; 4 - затвор с подвижным водосливом для выпуска плавающих веществ из лотка; 5 - струе - направляющие трубки; 6 - распределительный лоток; 7 - полупогружная доска для задержания плавающих веществ; 8 трубопровод для осадка

Взвешенных веществ, чем в обычных радиальных отстойниках с подачей сточной воды из центра. Продолжительность отстаивания в отстойниках с периферийным впуском воды принимается меньше, чем в обычных от­стойниках, при одинаковом эффекте осветления сточных вод.

1 - подача сточной воды; 2- распределительная перегородка, 3 - направление движения воды к сборным лоткам; 4 - илоскребы; 5-отвод осад­ка; 6-выпуск осветленной воды

Радиальный отстойник с вращающимися водораспределительным и водосборным устройствами, предложенный И. В. Скирдовым и раз­работанный Союзводоканалпроектом, представлен на рис. 4.37. Основ­ная масса воды в отстойниках с такими устройствами находится в покое, поэтому осаждение взвешенных веществ в них происходит с такой же скоростью, как и в лабораторных условиях.

М

Подача воды в отстойник и отвод осветленной воды производятся с помощью свободно вращающегося желоба, разделенного продольной перегородкой на две части. С внутренней стороны лоток ограничен пере­городкой, снизу - щелевым днищем и снаружи - распределительной решеткой с вертикальными щелями, снабженной струенаправляющими лопатками.

Щелевое днище выполнено в виде жалюзийной решетки, через попе­речные щели которой проваливаются тяжелые частицы.

Струенаправляющие лопатки имеют обтекаемую форму и поворачи­ваются па любой угол; размещаются они таким образом, чтобы продол­жительность пребывания отдельных струй в отстойнике практически была одинаковой.

Водосборный лоток с затопленным водосливом имеет водонепрони­цаемые стенки и днище. Из лотка вода отсасывается сифоном в отвод­ной наружный желоб. Сифон снабжен регулятором расхода (дроссель­ным клапаном, связанным системой рычагов с поплавком). У днища водосборного лотка расположен направляющий козырек.

Необходимая продолжительность отстаивания t зависит от глубины зоны отстаивания h 0 и скорости осаждения и0 частиц, на задержание ко­торых рассчитывается отстойник, т. е. t = H 0 Ju 0 . Глубина h 0 зависит от конструкции водоприемных устройств; в случае применения лотков с затопленным водосливом она обычно принимается от 0,8 до 1,2 м.

Высоту нейтрального слоя принимают от 0,5 до 0,6 м, глубину слоя осадка Ли - от 0,3 до 0,4 м.

В течение времени t водораспределительный и водосборный лоток должен сделать один оборот. В этом случае им будет собрана отстояв­шаяся вода, объем которой

Q = KnR2h0t (4.65)

Где К- опытный коэффициент использования зоны отстаивания, рав­ный 0,85;

R - радиус отстойника.

Величиной Q характеризуется пропускная способность отстойника.

Гидравлический расчет водораспределительного и водосборного устройства сводится к определению формы (в плане) перегородки меж­ду приемной и распределительной частями лотка, необходимой глубины погружения кромки водосборного водослива, а также высоты перепада между уровнями воды в отстойнике и периферийном отводном желобе, обеспечивающей бесперебойную работу сифона. Форма перегородки в плане не зависит от расчетного расхода сточных вод.

При распределении воды с помощью решетки из равномерно рас­ставленных лопаток криволинейного очертания ширина водораспреде­лительного лотка Ьи м, определяется в зависимости от расстояния I, м, от центра отстойника по уравнению

Bi = n Vr2 - 12, (4.66)

Где п-отношение ширины водораспределительного лотка в его на­чале к радиусу отстойника R; величину п рекомендуется при­нимать равной 0,1-0,12.

Для сбора осветленной воды наиболее целесообразно применение за­топленных водосливов. При коэффициенте затопления 6 = 0,8 и коэффи­циенте расхода т=0,45 глубина погружения определяется по уравне­нию

H 0 = 1,24 (QIR 2 )2/ 3 12/3 , (4.67)

Где Q- пропускная способность отстойника, м3/ч;

R - радиус отстойника, м; /- длина (ширина) водослива, м.

Перепад между уровнем воды в отстойнике и водоотводящем пери­ферийном желобе

Tf>2/is, (4.68)

Где hs - потери напора в сифоне, определяемые по общим формулам гидравлики.

Величина реактивной силы зависит от массы подаваемой в отстойник сточной жидкости и скорости ее вытекания. При практически допускае­мых нагрузках на отстойники она обеспечивает бесперебойное движе­ние логка без применения каких-либо других (кроме реактивных) сил; во многих случаях реактивная сила оказывается достаточной для вра­щения не только собственно лотка, но и скребковой фермы.

Осветлитель с естественной аэрацией представляет собой верти­кальный отстойник с внутренней камерой флокуляции (рис. 4.38). Сточ -

/ Г

Ная вода поступает по лотку в центральную трубу, на конце которой прикреплен отражательный щит. Вследствие разницы уровней воды (0,6 м) в подводящем лотке и осветлителе происходит эжекция воздуха потоком сточных вод, поступающих в осветлитель. В камере флокуля - ции происходит частичное окисление органических веществ и усиленное хлопьеобразование, способствующее интенсификации процесса. Из камеры флокуляции сточная вода направляется в отстойную зону освет­лителя, в которой при прохождении через слой взвешенного осадка за­держиваются мелкодисперсные взвешенные частицы. Осветленная вода через кромку водослива переливается в периферийный лоток и далее в отводящий. Выпавший осадок под гидростатическим напором удаля­ется по трубе в иловый колодец. Плавающие вещества задерживаются внутренней стенкой сборного лотка и по мере накопления сбрасываются в иловый колодец по трубе через кольцевой лоток. В результате эффект очистки стоков в сооружении достигает 75%. Характеристика работы осветлителей приведена в табл. 4.22. Пропускная способность осветли­теля диаметром 9 м при продолжительности пребывания в нем сточной жидкости 1,5 ч - 53,6 л/с, а осветлителя диаметром 6 м - 23,6 л/с. Осветлители компонуются в блок из двух и четырех сооружений.

Тонкослойные отстойники представляют собой открытые и закры­тые резервуары. Как и обычные отстойники, они имеют водораспредели­тельную, отстойную и водосборную зоны, а также зону накопления осад­ка. Отстойная зона полочными секциями или трубчатыми элементами делится на ряд неглубоких слоев (до 15 см). Полочные секции монтиру­ются из плоских или волнистых пластин, удобных в эксплуатации. Труб­чатые секции характеризуются большей жесткостью конструкции, обес­печивающей постоянство размеров по всей длине. Они могут работать с более высокими скоростями, чем полочные секции, но быстрее заили­ваются осадками, труднее поддаются очистке и требуют повышенного расхода материалов.

Уменьшение высоты отстаивания обеспечивает снижение турбулент­ности, характеризуемое Re^500, и вертикальной составляющей пульса­ций потока сточной воды, вследствие чего повышается коэффициент использования объема и уменьшается продолжительность отстаивания (до нескольких минут). Реконструкция обычных отстойников в тонко­слойные позволяет повысить их производительность в 2-4 раза.

Для осаждения взвешенных веществ из воды в тонком слое как у нас в стране, так и за рубежом предложено большое число тонкослойных отстойников различных конструкций. Принципиальные схемы тонкослой­ных отстойников показаны на рис. 4.39. Основные схемы взаимного движе­ния воды и выделенного осадка следующие: перекрестная схема - когда выделенный осадок движется перпендикулярно движению рабочего по­тока жидкости; противоточная схема - выделенный осадок удаляется в направлении, противоположном движению рабочего потока (рис. 4.40);

Прямоточная схема - направление движения осадка совпадает с на­правлением водного потока.

Наиболее рациональной конструкцией тонкослойного отстойника сле­дует считать отстойник с противоточной схемой движения фаз, снабжен­ный пропорциональным распределительным устройством.

Рис 4 39 Трубча­тые секции, встро­енные в радиаль­ный (а) и в гори­зонтальный (б) тонкослойные от­стойники

Эти отстойники следует применять для очистки сточных вод, содер­жащих в основном оседающие примеси. Благодаря движению воды в

Наклонных секциях снизу вверх создаются благоприятные условия для осаждения взвешенных веществ по более короткой тра­ектории.

Осадок непрерывно сползает против дви­жения воды и в виде крупных агломератов осаждается в иловый приямок, из которого периодически удаляется через иловую тру­бу. Всплывшие вещества собираются в па­зухе между секциями и удаляются погружа­ющимся лотком. Плавающие вещества для сокращения объема воды, удаляемой с ни­ми, подгоняются к лотку воздушными стру­ями. Воздух подают перфорированные тру­бы, расположенные по периферии отстой­ника.

Расчет тонкослойного отстойника произ­водится в следующем порядке: 1. Площадь поперечного сечения полочного пространства вычисляет­ся по формуле

(о - Q / V , (4.69)

Где Q-расход сточной воды, м3/ч;

V- скорость потока сточной воды в секциях тонкослойного отстой­ника, м/ч.

Скорость v , м/ч, определяют из условия обеспечения ламинарного ре­жима течения воды в секциях по уравнению

V - 3600 Re %v/, (4.70)

Где Re- число Рейнольдса; должно быть менее 500; %-смоченный периметр секции, м;

©х-площадь поперечного сечения секции, м2; v- кинематическая вязкость, м2/с. Практически скорость движения воды в секциях принимают равной 10 и0, т. е. примерно 5-10 мм/с.

В=:<й/Н. (4.71)

Угол наклона полок равняется 45-60° в зависимости от угла сполза­ния осадка в воде.

3. Необходимую продолжительность отстаивания, ч, определяют из уравнения

Где и0 -гидравлическая крупность частиц, мм/с, осаждение которых обеспечивает требуемый эффект осветления сточной воды. Величину и0 определяют по кинетике осветления сточной воды в по­кое при высоте слоя отстаивания, равной высоте секции Hc в тонкослой­ном отстойнике. Минимальная высота hc должна приниматься с учетом способа удаления выпавшего осадка и необходимости обеспечения не - засоряемости секции, Hc = 50...150 мм.

4. Длину полочного пространства определяют из выражения

L = Ktpv ,

Где К - коэффициент запаса, равный 1,1 -1,5.

Общая строительная длина тонкослойного отстойника складывается из длины, необходимой для установки водораспределительных и водо­сборных устройств, и длины полочного пространства.

5. Объем иловой части отстойника определяют по уравнению

(С0 - Ct ) Q-100

(ioo -pL (4-73)

Где W-объем осадка;

С0- начальная концентрация взвешенных веществ в сточной воде;

Ct - концентрация взвешенных веществ в осветленной воде; Q- расчетный расход сточных вод; Р - влажность осадка, %"» рос - плотность осадка.

Для расчета отстойников сначала определяют их размеры, а затем уточняют значения расчетных величин. Одной из основных величин является средняя расчетная скорость в проточной части отстойника, при­нимаемая в первом приближении для радиальных (в сечении на поло­вине радиуса) и горизонтальных отстойников и = 5...7 мм/с, для от­стойников с вращающимся распределительным устройством и верти­кальных у = 0.

Длину горизонтальных отстойников определяют по формуле

VH

АГ "о

Радиус отстойников вертикальных, радиальных, с вращающимся распре­делительным устройством и с периферийным впуском - по формуле

Где v-средняя расчетная скорость в проточной части отстойника,

Н-глубина проточной части отстойника (от границы нейтрально­го слоя до уровня воды), м; К- коэффициент, зависящий от типа отстойника и конструкции водораспределительных и водосборных устройств; принимает­ся равным для горизонтальных отстойников 0,5, радиальных - 0,45, вертикальных - 0,35, для отстойников с вращающимся распределительным устройством -0,85; и0-скорость осаждения взвешенных частиц в отстойнике (гидрав­лическая крупность), мм/с; Q-расчетный расход сточных вод, м3/ч.

Гидравлическая крупность определяется по формуле

И --------------- і----- - о, (4.76)

0 at (KH /h )n " }

Где a- коэффициент, учитывающий влияние температуры воды на ее вязкость; принимается по табл. 4.23; t-продолжительность отстаивания в цилиндре со слоем воды Л, соответствующая заданному эффекту осветления, с; опреде­ляется экспериментально или принимается приближенно для основных видов взвешенных веществ по табл. 4.24; п-эмпирический коэффициент, зависящий от свойств взвеси, оп­ределяется экспериментально; w-вертикальная составляющая скорости движения воды в отстой­нике, принимается по табл. 4.25.

Таблица 423

Таблица 4.24

Продолжительность отстаивания сточных вод в покое в зависимости от эффекта осветления

Продолжительность отстаивания взвешенных веществ, с, в цилиндре глубиной 500 мм

Значение (KHjh ) N в расчетах первичных отстойников для городских сточных вод может приниматься по табл. 4.26.

После определения L и R для горизонтальных и радиальных отстой­ников уточняется значение и:

Где В - ширина отстойника, м; принимается в пределах 2-5 Я; для радиальных отстойников (в сечении на половине радиуса)

Если уточненное значение значительно отличается от принятого ра­нее (при вычислении w ), величины L и R следует определять повторно с учетом полученного значения V.

Для отстойников с вращающимся распределительным устройством период вращения, ч, распределительного устройства определяется по формуле

T = nR *HK /Q . (4.77)

Объем удаляемого из первичных отстойников осадка определяется в соответствии с эффектом отстаивания сточных вод. Объем иловой ка­меры принимается равным объему выпавшего осадка за период не бо­лее двух суток.

В отдельных случаях при отсутствии достаточных данных, характе­ризующих кинетику осаждения взвешенных веществ, отстойники можно рассчитывать по нагрузке сточной воды на площадь зеркала отстойника Q или по скорости движения v И продолжительности отстаивания t , при­нимаемым по данным эксплуатации отстойников, осветляющих воду аналогичного состава. Для бытовых сточных вод q - 2...3,5 м3/(м2-ч), V - S ...7 мм/с и f=l...l,5 ч.

Гидравлический режим работы отстойников в значительной степе­ни влияет на эффект их работы. Чем совершеннее конструкция отстой* ника, тем выше эффективность задержания взвешенных веществ. Со­вершенство конструкций связано с условиями входа воды в отстойник, т. е. со скоростью входа воды и величиной заглубления кожуха в ради -

17-11

Альном или распределительной перегородки в горизонтальном отстой­нике. Гидравлический режим работы оценивается по коэффициентам объемного использования и полезного действия отстойников.

Коэффициент объемного использования отстойника определяется из­мерением скоростей течения воды по всей глубине отстойной зоны (в не­скольких сечениях) и установлением активной зоны, а коэффициент по­лезного действия - как отношение эффекта осветления в натурном от­стойнике к эффекту осветления на модели (в покое) при равной продолжительности отстаивания.

Эти коэффициенты в той или иной степени учитывают в расчетах. Так, при расчете горизонтальных отстойников [формула (4.74)] вводит­ся коэффициент /(=0,5 при определении их длины, в расчетах радиаль­ного отстойника [формула (4.75)] К ==0,45, а при расчете отстойника конструкции И. В. Скирдова коэффициент объемного использования принимается 0,85. Однако эти значения коэффициентов не описаны в ви­де математической зависимости. С этой целью кафедрой канализации МИСИ им. В. В. Куйбышева были проведены исследования на моделях и в натурном отстойнике. После математической обработки результатов опытов были получены следующие зависимости:

0,76 - 0,05 /і 2 4- 0 ,11 H

1 + 0,00275,вх; (4"78)

/Со. и = 1 - 0,000825 (L/Я)3 -J - 0,02335 (L/Я)2- 0,1755 (ЫН), (4.79)

Где К"ои - коэффициент объемного использования, зависящий от глу­бины погружения распределительного устройства Л=0,25# и скорости входа воды увх (под распределительным устрой­ством vBX принимается в пределах 20-25 мм/с); К"оп - коэффициент объемного использования, зависящий от гео­метрического отношения длины отстойной зоны L или R к глубине Я.

Значение К"ол в уравнении (4.78) справедливо только при L / H - 10. В ином случае коэффициент объемного использования определяется по формуле

АГо. и =*o. H*S. e/*S. H. (4.80)

Где К°я- коэффициент объемного использования отстойника, опреде­ляемый по формуле (4.79) при L ( H -[ Q KnQVl-то же, но при любом значении L/Я, отличном от 10. Значения коэффициентов полезного действия т| находят в зависимо­сти от продолжительности отстаивания T , ч, которое определяется при технологическом анализе (рис. 4.41), /(ои и фактической вязкости сточ­ной воды р по формулам: для бытовых сточных вод

Ц=е »*к<>-*" . (4.81)

Для производственных сточных вод

Т=е VWp2 t <4.82)

Гдер. н, [хм - динамическая вязкость сточной воды соответственно в на­турном отстойнике и при технологическом анализе осветле­ния этих же сточных вод на модели;

Pi> Рз - плотность осадка соответственно бытовых и производствен­ных сточных вод.

3Н = 3МГ1, (4.83)

ГДе ^м - эффект осветления воды на модели (в покое); берется по рис. 4.42 при тех же значениях времени, при которых опре­делялся коэффициент полезного действия, т. е. при t = 0... ...1,5 toc (определяется в сосуде глубиной, равной глубине проектируемого отстойника).

Полученные данные наносят на график (рис. 4.43) и строят кривую зависимости эффекта осветления сточных вод Э от продолжительности отстаивания t для отстойника.

1 - находящейся в состоянии покоя (в подели); 2 - движущейся (в натуре)

По требуемому эффекту очистки сточных вод и графику 9=f {t ) для отстойника находится необходимая продолжительность отстаивания сточной воды в отстойнике tn .

Для горизонтальных отстойников

U ?! = ВН (L - /0), (4,85)

Где R -радиус отстойника, равный L , м;

Н - глубина отстойной зоны, м; следует принимать 1,5-3 м; В - ширина горизонтального отстойника;

10- расстояние от распределительного лотка до полупогружной доски в горизонтальном отстойнике. Определяем расход сточных вод, м3/ч, который должен быть подан на один отстойник:

Qi = WtJtBt (4.86)

Где їн- продолжительность отстаивания сточных вод, принятая по рис. 4.43.

В заключение определяется необходимое число рабочих отстойников:

N = Qo 6ui /Q 1 , (4.87)

Где Фобш-расход сточных вод, поступающих на очистные сооружения, м3/ч.

В практике водоподготовки для предварительного осветления воды перед поступлением ее на скорые фильтры применяют горизонтальные (рис. 6.1), вертикальные (рис. 6.2), радиальные (рис. 8.5) и тонкослойные (рис. 8.6) отстойники. Название отстойников дано в соответствии с направлением и характером движения воды в них. По высоте в отстойниках различают зоны: осаждения, накопления и уплотнения осадка. Содержание взвешенных веществ в осветленной воде после отстойников не должно превышать 8-15 мг/л. Горизонтальный отстойник - прямоугольный, вытянутый в направлении движения воды железобетонный резервуар, в котором осветляемая вода движется в направлении, близком к горизонтальному вдоль отстойника.. Различают одно-, двух- и трехэтажные горизонтальные отстойники. Отстойники, используемые для предварительного осветления воды, могут быть устроены в земле креплением или без крепления откосов. Горизонтальные отстойники в отечественной практике рекомендуется применять при мутности до 1500 мг и цветности 120 град обрабатываемой воды и при производительности водоочистного комплекса не менее 30 тыс. м3/сут. Вертикальный отстойник - круглый в плане и в очень редких случаях квадратный железобетонный (реже стальной) резервуар значительной глубины, в котором обрабатываемая вода движется вертикально - снизу вверх. В отечественной практике вертикальные отстойники рекомендуется использовать при мутности и цветности обрабатываемой воды до 1500 мг/л и до 120 град и при производительности водоочистного комплекса до 5000 м3/сут. Радиальный отстойник (рис. 8.5) - круглый в плане железобетонный резервуар, высота которого невелика по сравнению с его диаметром. Вода в отстойнике движется от центра к периферии в радиальном направлении, близком к горизонтальному. СНиП рекомендует использовать радиальные отстойники при обработке высокомутных вод и в системах оборотного водоснабжения.

Рис. 8,5. Схема радиального отстойника с рециркуляцией осадка (а) тонкослойными модулями (б)

1, 11 - подача и отвод воды; 2 - сопло; 3 - грязевой приямок; 4 - рециркулятор; 5 - скребки; 6 - вращающаяся ферма; 7 - служебный мостик; о - водосливные окна; 9 - зона осветления воды; 10 - кольцевой водосборный лоток; 12 - тонкослойные блоки; 13 - отвод осадка; 14 - крепления блоков

Отстойники с малой глубиной осаждения (рис. 8.6). Среди методов интенсификации процесса осаждения примесей воды одним из наиболее перспективных является отстаивание в тонком слое. Сущность его заключается в ламинаризации потока воды (Re = 60 ... 80), при которой исключается влияние взвешивающей составляющей. В России и за рубежом разработаны различные конструкции тонкослойных отстойников с использованием пластмасс, стеклопластиков и других материалов, обеспечивающих легкое сползание и удаление осадка с поверхности.

Горизонтальные отстойники

Горизонтальные отстойники с рассредоточенным по площади сбором осветленной воды (см. рис. 6.1, 6.4, 6.5) в условиях нашей страны с продолжительными периодами устойчивых минусовых температур устраивают в здании или с покрытиями и обсыпают землей с боков и сверху. В перекрытии отстойников предусматривают люки для спуска в сооружение, отверстия для отбора проб, располагаемые на расстоянии до 10 м друг от друга и вентиляционные трубы. Обычно со стороны входа воды отстойники совмещают с камерами хлопьеобразования зашламленного или вихревого типа (см. рис. 6.1). В южных районах с теплым климатом отстойники устраивают открытыми.

Для равномерности распределения воды в поперечном сечении отстойника его объем делят в продольном направлении перегородками на самостоятельно действующие секции шириной 3 ... 6 м (в зависимости от шага колонн, поддерживающих перекрытие). При количестве секций менее шести необходимо предусматривать одну резервную. Дно отстойника должно иметь продольный уклон не менее 0,005 в направлении, обратном движению воды, а в поперечном направлении оно может быть плоским или призматическим с углом наклона граней 45°. Для удаления осадка без отключения отстойника из работы по предложению И. М. Миркиса предусматривают гидравлические системы в виде перфорированных труб, которые обеспечивают его удаление в течение 20 ... 30 мин. При открытой задвижке на сбросе осадок под действием гидростатического давления поступает в систему и в виде пульпы удаляется из отстойника.

Другим способом удаления осадка является выпуск его через специальную дренажную систему, укладываемую по дну отстойника (см. рис. 6.1). Опыт эксплуатации показал, что при ширине секции отстойника не более 3 м осадок из нее может удаляться одной дырчатой трубой, прокладываемой по ее продольной оси (при большей ширине секции нужны две параллельные дырчатые трубы). Поэтому расстояние между осями труб назначают не более 3 м - при призматическом днище, и 2 м - при плоском. В трубах для удаления осадка принимают отверстия диаметром не менее 25 мм, располагаемые с шагом 0,3 ... 0,5 м в шахматном порядке вниз под углом 45° к оси трубы. Отношение суммарной площади отверстий к площади сечения трубы должно быть равным 0,5 ... 0,7. В верхней части начала сбросной трубы предусматривают отверстие диаметром не менее 15 мм для удаления воздуха. Скорость движения пульпы в конце трубы принимают не менее 1 м/с, а в ее отверстиях - 1,5 ... 2 м/с. Потеря воды с осадком в среднем не превышает 0,8% от производительности отстойника, в то время как при выключениях отстойника из работы на очистку от осадка средняя потеря воды превышает 4%.

Из открытых горизонтальных отстойников осадок можно- удалять специальными плавучими землесосными снарядами, серийно выпускаемыми нашей промышленностью. При движении такого снаряда по коридору отстойника напорный шланг снаряда попеременно присоединяется к патрубкам трубчатой системы, по которой осадок под напором, развиваемым насосом землесосного снаряда, перекачивается за пределы очистной станции.

В.А. Михайловым и В.А. Лысовым при осветлении мутных и высокомутных вод была предложена и внедрена напорная гидравлическая система смыва осадка с периодическим отключением подачи воды в отстойник (рис. 8.7). Она состоит из телескопических дырчатых труб с насадками, насосной установки, резервуара промывной воды и емкости для сбораи предварительного уплотнения осадка перед передачей его на сооружения обезвоживания.

В качестве механизированных средств удаления осадка без отключения отстойника можно применять скребковые транспортеры, которые сгребают осадок в приямок, откуда этот осадок откачивается эжектором или насосом.

Децентрализованный сбор осветленной воды, способствующий увеличению коэффициента объемного использования сооружения, осуществляют системой горизонтально расположенных желобов с затопленными отверстиями или треугольными водосливами, либо перфорированных труб, расположенными на участке 2/3 длины отстойника, считая от задней торцовой стенки.

Расстояние в осях между водосборными трубами или желобами назначают до 3 м. При оборудовании отстойника тонкослойными модулями подобную систему сбора воды устраивают на всю его длину. Кромку водосборного желоба с затопленными отверстиями располагают на 0,1 м выше максимального уровня воды в отстойнике, а заглубление водосборных труб определяют расчетом по методике А. И. Егорова. Отверстия водосборных устройств диаметром не менее 25 мм размещают на 5 ... 8 см выше дна желоба, а в трубах - горизонтально по оси с двух сторон. Скорость входа воды в отверстия принимают 1 м/с, а скорость движения воды в конце водосборных труб и желобов 0,6 ... 0,8 м/с. Излив воды из водосборных устройств отстойника в торцовый карман (канал) должен происходить без его подтопления.

Высоту отстойников следует определять как сумму высот зоны осаждения и зоны накопления осадка с учетом превышения строительной высоты над расчетным уровнем воды не менее 0,3 м.

Основой расчета горизонтальных отстойников является определение такой длины зоны осаждения отстойника, которая при принятой средней скорости движения воды в отстойнике обеспечит требуемый эффект ее осветления, т. е. задержание заданного процента взвеси. При этом, по В. Т. Турчиновичу, исходят из упрощенного представления, согласно которому частицы взвеси в отстойнике осаждаются также, как в неподвижном объеме воды, с той лишь разницей, что этот объем перемещается в горизонтальном направлении со скоростью движения воды в отстойнике.

Расчет отстойников следует производить на два случая: при минимальной мутности и при минимальном зимнем расходе обрабатываемой воды, а также при наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответствующем этому периоду.

6При длине отстойника Lи скорости горизонтального движения потока в нем vтеоретическая продолжительность пребывания воды в отстойнике будет

Это время, определяемое из соотношения, должно быть равно продолжительности осаждения, необходимой для получения заданного эффекта осветления воды. Как уже отмечалось выше, при расчете отстойников пользуются обычно фиктивной скоростью осаждения (или так называемой «процентной скоростью осаждения»), которая определяется по формуле

Самое простое и дешевое устройство для вывода и очистки отходов – отстойники для сточных вод. Они предназначены для того, чтобы тяжелые и труднорастворимые вещества осаждались на дно, а оставшаяся часть воды поступала в фильтры очистки и только затем в почву.

В настоящее время вопросы экологии занимают пристальное внимание общества. Поэтому очистка стоков важна не только на промышленных предприятиях, но и в частных домах. Бурное развитие химической промышленности, создание новых бытовых моющих веществ негативно влияют на состав сточных вод, в которых помимо вредных отходов находятся агрессивные вещества, способные отравить местность.

Процесс очищения сточных вод является комплексным мероприятием и состоит из следующих этапов:

• механическая очистка стоков;
• биологическое очищение с помощью бактерий;
• физико-химические работы по очистке;
• дезинфицирование сточных вод.

На первом этапе производится механическое отделение и сортировка стоков при помощи отстойников для очистки сточных вод. Этот процесс включает в себя различные устройства и приспособления:

• решетки и сито для крупных частей отходов;
• мембраны;
• песколовки;
• первичные отстойники;
• септики.

Септик — самый эффективный отстойник

Данный способ можно назвать – отстойник для механической очистки стоков и отходов. Самым эффективным устройством является септик, который используется на крупных предприятиях и в загородных домах и дачах.

Вторым этапом является биологическая очистка сточных вод. В бактериальной среде вредные органические соединения разлагаются на простые элементы и воду. То есть то, что мы называем вредными отходами, для микроорганизмов является питательной средой. Работа бактерий может быть:

• аэробной (с присутствием кислорода),
• анаэробной (без воздуха).

Если состав биологической среды приспособлен к работе с кислородом, то необходим приток воздуха.

Физико-химическая очистка предполагает следующие способы:

• хлорирование сточных вод;
• флотация;
• озонирование стоков.

Этот метод предполагает использование химических препаратов, которые вступают в реакцию с неорганическими веществами, образуя осадок. В зависимости от состава стоков могут добавляться окислители или щелочные растворы.

Технология очистки и обезвреживания сточных вод включает в себя на последнем этапе дезинфекцию. Для этого используется ультрафиолетовое излучение, которое уничтожает вредные микроорганизмы и бактерии .

Специалисты рекомендуют не выбирать один из способов очищения стоков, а использовать их в комплексе. Только при использовании всех способов достигается уровень очищения воды до 98%, то есть вода на выходе получается практически чистой и безвредной для человека и растений. Полученную воду можно использовать в дальнейшем для полива огорода, сада или других бытовых нужд в загородном доме.

Флотация сточных вод

Флотация сточных вод — это процесс, при котором происходит расщепление твердых частей отходов. Пузырьки воздуха или жира уносят с собой частицы, которые не смачиваются. То есть удаляются вещества из воды, которые находятся во взвешенном состоянии.

Для флотации используется специальное устройство, обладающее рядом достоинств:

• высокая надежность при нормальном уровне очищения;
• простота монтажа и малый вес;
• техническое обслуживание производится два раза в год;
• оптимальная стоимость изделия.

В этом устройстве сточная вода и струя воздуха подаются в одном направлении. Твердые частицы отходов, как бы прилипают к пузырькам воздуха и масел и выводятся вместе с ними.

Флотация бывает нескольких видов:

• напорная,
• импеллерная,
• с использованием пористых веществ.

Напорная флотация является наиболее простым способом очистки сточных вод. Вода под определенным давлением насыщается воздухом. При этом другие реагенты не присутствуют, и есть возможность изменять размер и количество пузырьков воздуха.

Импеллерная флотация применяется, как правило, на крупных предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности. В данном устройстве создаются потоки воздуха и воды турбулентного типа, и происходит полное разрушение хлопьевидных осадков отходов. Для достижения лучшего эффекта в этом методе добавляют активные реагенты.

А при использовании пористых материалов есть возможность получить пузырьки воздуха небольшого размера. Эффективность данного способа зависит от дополнительных растворов, которые в виде эмульсии удаляют из воды вредные вещества.

Осветление сточных вод является одним из этапов обезвреживания стоков. При этом способе повышается уровень прозрачности воды, путем удаления из нее взвешенных частиц отходов, которые обладают разной степенью дисперсности. Для уменьшения количества тонкорастворимых примесей используют обработку сточной воды коагулянтом.

Вышеперечисленные методы очистки сточных вод в большей степени удаляют вредные вещества. Однако, болезнетворные бактерии они удалить не могут. Поэтому на завершающем этапе проводится дезинфекция воды. И только после этого чистую воду можно выводить в грунт.

Устройства для сточных вод

Емкость для сточных вод может быть из разных материалов и различной конструкции:

• пластмассовый септик заводского производства, полностью готовый к использованию;
• септик из железобетонных колец или кирпича;
• металлический резервуар в виде цистерны или короба.

Септик из пластмассы состоит из двух частей: отстойника, который полностью герметичен, и переливного устройства с дополнительными фильтрами.

Однако, его стоимость относительно высока. Поэтому можно сделать септик своими руками из бетонных колец или кирпича.

Соединения колец и наружные стороны кирпичных стен следует дополнительно обработать цементным раствором и материалами, которые создадут необходимый уровень герметичности емкостей.

Твердые части отходов оседают на дно отстойника и со временем распадаются на простые вещества. Во время этого этапа очистки образуются газы, которые выводятся, в дальнейшем, через систему вентиляции септика. Поэтому при строительстве очистного сооружения необходимо предусмотреть место установки вентиляционной трубы.

Сейчас в продаже есть устройства, обеспечивающие полный комплекс очищения сточных вод. В их состав входят следующие элементы:

• отстойник для первичной очистки и осаждения твердых частей отходов;
• резервуар для биологической очистки стоков:
• дренажные трубы с комплектом принадлежностей для монтажа;
• насосы для сточных вод;
• трубы для аэрации (подачи воздуха) в емкости;
• геотекстиль;
• подготовленный щебень определенного размера для закрытия дренажных труб.

Первичный отстойник – сооружение блока механической очистки, предназначенное для гравитационного отстаивания мелкодисперсных загрязнений, в основном органических, и как следствие снижение БПК и ХПК. Форма в плане – круглая или прямоугольная. Количество отстойников определяется расчетом и должно быть не менее двух.

Первичные отстойники могут быть:

1. Горизонтальные;
2. Вертикальные;
3. Радиальные.

Отличаются эти отстойники движением потока очищаемой воды.

Первичный горизонтальный отстойник – это резервуар прямоугольной формы, состоящий из нескольких коридоров. По вертикали сооружение можно разделить на рабочую часть (где происходит осаждение) и иловую (где собирается осадок). Между этими условными зонами должно быть расстояние минимум 0,4 м. В начале горизонтального отстойника устраивается приямок, куда сгребается (скребками) или смывается осадок. Из приямка он удаляется гидроэлеваторами или насосами. Минусом такого типа сооружения является большая площадь. Плюс – высокая эффективность.

Вертикальный первичный отстойник – это сооружение цилиндрической формы с коническим днищем. Очищаемая вода подается сверху в трубу, которая расположена в центре сооружения. Под трубой располагается отражательный щит. Ударяясь об него, вода изменяет направление и движется снизу вверх. Для лучшего распределения потока центральную трубу делают с уширением на нижнем конце. Осветленная вода собирается сборными лотками, которые расположены на кромке резервуара. Осадок же накапливается в конусной (иловой) части отстойника и удаляется от туда под действием давления (гидростатического) через иловую трубу. Минусы конструкции – большая глубина и невозможность применения при производительности очистной станции до 10 000 м3/сут.

Радиальный первичный отстойник – частный случай вертикального отстойника. Разница в том, что в этом типе сооружения вода движется от центра к периферии, а не снизу вверх. Поэтому и конструкция другая. Радиальный отстойник, как и вертикальный, круглый в плане. Но подающая сточную воду труба расположена снизу. Подача стока также осуществляется в центр, здесь наблюдаются самые большие скорости, которые уменьшаются по мере приближения к сборным лоткам (периферии). Осадок, скапливающийся на дне, перемещается скребками в иловый приямок (в центре), откуда он удаляется центробежным или плунжерным насосом. Минус конструкции – низкая эффективность. Плюс – не высокая стоимость. Разновидности этого типа отстойников – отстойник с периферийным впуском и с вращающимися водораспределительными и водосборными устройствами.

Все виды отстойников оснащены устройствами для сбора плавающих веществ.

Исходя из режима работы первичных отстойников их делят на:

1. Периодического действия (контактные)
2. Непрерывного действия (проточные)

При выборе типа отстойника учитывают экономический фактор, состав стоков, геологические и гидрогеологические условия, условия местности, расчетные расходы и т.д.

В случае, если эффективности очистки не достаточно, то можно добавить еще одну ступень очистки или интенсифицировать конструкцию сооружения. В этой сфере много внимания уделяется системе впуска сточной воды в сооружения, так как на очистку оказывает большое влияние распределение потока. В горизонтальных отстойниках, например, для этого используют перфорированные щиты, расположенные в начале резервуара (на 1/3 длины от ввода); в вертикальных – отражательный щит. Возможно применение аэрации в радиальных отстойниках, для оттирания механических частиц от органики.