2.3.1.2. Отстойники
Отстойник является основным сооружением механической очистки сточных вод. Отстойники применяются для задерживания нерастворенных загрязнений.
По назначению отстойники бывают:
- первичные (устраиваемые перед сооружениями биологической или физико-химической очистки);
- вторичные (устраиваемые после сооружений для биологической очистки для отделения очищенной воды от активного ила).
По характеру движения воды (по конструктивным признакам) отстойники делятся на три вида:
- горизонтальные;
- вертикальные;
- радиальные.
Разновидностью отстойников являются также:
- двухъярусные отстойники;
- осветлители-перегниватели.
В них происходит осветление сточной жидкости и одновременно перегнивание выпавшего осадка.
Первичные отстойники применяют для выделения из сточных вод нерастворимых веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность. Достигаемый эффект осветления по взвешенным веществам составляет 40 – 60% при продолжительности отстаивания 1 – 1,5 ч. Процесс также сопровождается одновременным снижением величины БПК в осветленной сточной воде на 20 – 40% от исходного значения.
Выбор типа и конструкции отстойников зависит от количества и состава производственных сточных вод, поступающих на очистку, характеристик образующегося осадка (уплотняемость, транспортируемость) и от местных условий строительной площадки очистных сооружений. В каждом конкретном случае выбор типа отстойников должен определяться в результате технико-экономического сравнения нескольких вариантов. Число отстойников принимают не менее двух, но и не более четырех.
А) Горизонтальный отстойник применяется для очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод. Он представляет собой прямоугольный в плане железобетонный резервуар, разделенный перегородками на несколько отсеков (не менее двух) для возможности чистки и ремонта. Ширина коридора составляет 3 – 6 м, глубина отстойника колеблется в пределах 1,5 – 4 м, длина отстойника должна в 8 – 12 раз превышать его глубину.
В отстойнике происходит гравитационное осаждение взвешенных частиц за счет резкого (по сравнению с подводящим каналом) снижения скорости движения жидкости. Максимальная скорость движения воды в горизонтальном отстойнике составляет 0,7 мм/с. Их применяют на станциях производительностью более 15000 м3/сут. Продолжительность отстаивания составляет 0,5 – 1,5 ч. За это время основная масса взвешенных веществ выпадает в осадок. Эффективность очистки в горизонтальном отстойнике достигает 50 - 60%.
Осадок сгребается в иловый приямок скребковым механизмом и удаляется насосами, гидроэлеваторами, грейферами или под гидростатическим давлением. Угол наклона стенок приямка принимают равным 50 – 60о. Днище отстойника имеет уклон к приямку не менее 0,005. Горизонтальный отстойник по сравнению с радиальным имеет более высокий расход железобетона на единицу строительного объема.
Применяются также отстойники, оборудованные скребковыми механизмами тележечного или ленточного типа (рис. 2.12), сдвигающими выпавший осадок в приямок. Объем приямка равен двухсуточному (не более) количеству выпавшего осадка. Из приямка осадки удаляют насосами, гидроэлеваторами, грейферами или под гидростатическим давлением. Угол наклона стенок приямка принимают равным 50 - 60°.
Рис. 2.12. Горизонтальный отстойник:
1 - водоподводящий лоток, 2 - привод скребкового механизма,
3 - скребковый механизм, 4 - водоотводящий лоток, 5 - отвод осадка
Сточные воды поступают в отстойники из распределительного аэрируемого лотка, проходят впускной лоток, и отводятся сборным лотком с двусторонним водосливом. Осадок сгребается в иловый приямок скребковым механизмом и удаляется плунжерными насосами. Плавающие вещества собираются скребковым механизмом при обратном ходе и удаляются в конце отстойника через поворотную трубу с щелевидными прорезями. Поступившие в сборный колодец плавающие вещества откачиваются для совместной обработки с осадком.
На рис. 2.13 приведена аксонометрическая схема работы горизонтального отстойника.
Рис. 2.13. Аксонометрическая схема работы горизонтального отстойника
1 – приток сточной воды; 2, 4 – порог для образования ламинарного потока;
3 – труба для удаления жира и пены в жировой колодец; 5 – устройство для сгребания осевшего ила; 6 – выход осветленной воды; 7 – переливная труба; 8 – приямок для сбора ила
Б) Вертикальный отстойник применяется для осветления производственных сточных вод, а также их смесей с бытовыми сточными водами, содержащих грубодисперсные примеси. Он представляет собой круглый или квадратный в плане железобетонный резервуар с коническим или пирамидальным днищем соответственно. Отстойник имеет достаточно большую глубину (около 7 м), но меньшую по сравнению с горизонтальным отстойником занимаемую площадь. Диаметр отстойника колеблется в пределах 4 – 9 м. Отстойники просты по конструкции и удобны в эксплуатации, недостатком их является большая глубина сооружений, что ограничивает их максимальный диаметр.
Наиболее распространены отстойники с впуском воды через центральную трубу с раструбом. Сточные воды поступают в центральную круглую трубу, оканчивающуюся раструбом и отражательным щитом, движутся сверху вниз, затем поднимаются по кольцевому пространству между центральной трубой и стенкой отстойника. Осаждение происходит в восходящем потоке, скорость которого составляет 0,5 – 0,6 м/с. Интенсивное разделение жидкой и твердой фаз происходит на повороте потока в нижней части отстойника. Высота зоны осаждения – 4 – 5 м. Осветленные воды сливаются через кольцевой водослив в сборный лоток.
На рис. 2.14 приведен рабочий чертеж вертикального отстойника.
Рис. 2.14. Рабочий чертеж вертикального отстойника
1 – приток сточной воды; 2 – центральная труба; 3 – кольцевой сборный лоток;
4 – иловая труба; 5 – трубопровод осветленной воды; 6 – полупогруженные доски
для обеспечения ламинарности потока
Вертикальный отстойник имеет самый низкий эффект осветления (на 10 – 20% ниже, чем в горизонтальных отстойниках). Его применяют на станциях небольшой производительности (менее 20000 м3/сут).
В) Радиальный отстойник (рис. 2.15) применяется для очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод. Он представляет собой круглый в плане железобетонный резервуар большого диаметра (18 – 60 м) и относительно малой глубины проточной части (1,5 – 5 м). Наибольшее распространение получили отстойники с центральным впуском жидкости.
Рис. 2.15. Радиальный отстойник:
1 - труба для подачи воды; 2 - скребки; 3 - распределительная чаша;
4 - водослив; 5 - отвод осадка
Сточная жидкость подается по центральной трубе, расположенной под днищем отстойника. Труба имеет небольшое расширение для погашения скорости движения жидкости. Сточная вода распределяется по всему объему отстойника с помощью распределительной чаши. Затем поток движется в радиальном направлении с убывающей скоростью от центра к периферии.
При этом происходит выпадение осадка, который сгребается к центру скребками, подвешенными к ферме. Из приямка осадок удаляется насосом или под действием гидростатического давления. Осветленная вода отводится по кольцевому сборному желобу. Продолжительность отстаивания составляет 1,5 ч. Радиальный отстойник обеспечивает самый высокий эффект осветления (60% и более). Он применяется на станциях большой производительности (более 20000 м3/сут). Радиальные отстойники по сравнению с горизонтальными имеют некоторые преимущества: простота и надежность эксплуатации, экономичность, возможность строительства сооружений большой производительности. Недостаток – наличие подвижной фермы со скребками.
На рис. 2.16 приведен рабочий чертеж радиального отстойника.
Рис. 2.16. Рабочий чертеж радиального отстойника
Недостатками всех рассматриваемых типов отстойников являются:
- большие габаритные размеры и значительный расход материалов для их изготовления, соответственно, стоимость их очень высока;
- большая продолжительность отстаивания;
- сравнительно низкая эффективность очистки;
- наличие в процессе осветления турбулентного режима движения воды, что тормозит осаждение взвесей и уменьшает эффект осветления.
Перечисленные недостатки частично устраняются в тонкослойных (рис. 2.17) и трубчатых отстойниках. Их применяют для увеличения эффективности отстаивания. Отстойники могут быть горизонтальными, вертикальными, радиальными; состоят из водораспределительной, водосборной и отстойной зон. Ламинарное движение в них достигается в результате разделения отстойной зоны на тонкие слои по высоте пластинами (полками) небольшой глубины (до 150 мм) или набором пакетов трубок небольшого диаметра (25 – 50 мм). Наклон элементов в отстойниках непрерывного действия составляет 45 - 60о. При этом процесс отстаивания протекает за 4 – 10 мин, что позволяет уменьшить размеры отстойника. Указанные отстойники наиболее эффективно использовать для осветления высококонцентрированных сточных вод.
Недостатком тонкослойных отстойников является сложность удаления осадка из межполочного пространства. Накопившийся осадок удаляется промывкой обратным током осветленной воды. Эффективность трубчатых и полочных отстойников практически одинакова.
Рис. 17. Тонкослойный отстойник:
1 - труба для удаления осадка; 2 - труба для выпуска воздуха;
3, 7 - отвод осветленной воды из осадкоуплотнителя;
4 - трубопровод подогрева; 5 - отверстия в поперечных сборных желобах;
6 - сварной лоток; 8 - многослойная загрузка; 9 - корпус;
10 - кирпичная кладка; 11 - подвод воды в секцию;
12 - гравийная камера хлопьеобразования
Тонкослойные отстойники классифицируются по следующим признакам:
- по конструкции наклонных блоков - трубчатые и полочные;
- по режиму работы - периодического (циклического) и непрерывного действия;
- по взаимному движению осветленной воды и вытесняемого осадка - с прямоточным, противоточным и смешанным (комбинированным) движением.
Поперечное сечение трубчатых секций может быть прямоугольным, квадратным, шестиугольным или круглым. Полочные секции монтируются из плоских или гофрированных листов и имеют прямоугольное сечение. Элементы отстойника выполняют из стали, алюминия и пластмассы (полипропилена, полиэтилена, стеклопластиков).
Наклон блоков в отстойниках периодического (циклического) действия небольшой. Наклон элементов в отстойниках непрерывного действия составляет 45 - 60°. Накопившийся осадок удаляется промывкой обратным током осветленной воды. Эффективность трубчатых и полочных отстойников практически одинакова.