Лекция № 5.

Тема. Сооружения для механической очистки сточных п вод.

Цель лекции: Изучение септиков, гидроциклонов, центрифуг

Ключевые слова: септики, гидроциклоны, центрифуги.

Содержание лекции: септики, гидроциклоны, центрифуги.

Септик — это элемент локального очистного сооружения, применяется на стадии проектирования и строительства комплексных систем локальной очистки бытовых и хозяйственных сточных вод. Септик, как таковой, не является законченным очистным сооружением и применяется согласно действующим нормам и правилам. При работе очистного сооружения необходимо использование методов почвенной доочистки.

Септики применяют для механической очистки сточных вод, поступающих на поля подземной фильтрации, в песчано-гравийные фильтры, фильтрующие траншеи и фильтрующие колодцы.

Полный расчетный объем септика н принимают:

- при расходе сточных вод до 5 м³/сут - не менее 3-кратного суточного притока,

-при расходе свыше 5 м³/сут - не менее 2,5-кратного.

Указанные расчетные объемы септиков принимают исходя из условия очистки их не менее одного раза в год. При средне зимней температуре сточных вод выше 10 °С или при норме водоотведения свыше 150 л/сут на одного жителя полный расчетный объем септика уменьшают на 15-20%. В зависимости от расхода сточных вод принимают:

- однокамерные септики - при расходе сточных вод до 1 м³/сут,

-двухкамерные - до 10

и трех камерные - свыше 10 м³/сут.

Объем первой камеры принимают:

- в двухкамерных септиках - 0,75,

- в трех камерных - 0,5 расчетного объема.

При этом объем второй и третьей камер принимают по 0,25 расчетного объема. В септиках, выполняемых из бетонных колец, все камеры равного объема. В таких септиках при производительности свыше 5 м³/сут камеры предусматривают без отделений. При необходимости обеззараживания сточных вод, выходящих из септика, предусматривают контактную камеру, размер которой в плане 0,75х1 м. Лоток подводящей трубы располагается не менее чем на 0,05 м выше расчетного уровня жидкости в септике. Выпуски из зданий подсоединяются к септикам через смотровые колодцы.

Септик - сооружение, предназначенное для сбора и очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от индивидуальных жилых домов, объектов малоэтажной застройки, коттеджей при отсутствии центральной системы канализации. В работе септика заложен принцип гравитационного отстаивания и биологической доочистки с использованием биоферментных препаратов, а также почвенных естественных и принудительных методов доочистки.

Рисунок 6. Септик (схематичное изображение)

Устройство и принцип работы

Септик — емкость, состоящая из единого, герметичного корпуса (бетонного или пластикового), разделенного, как правило, на две или три секции (A, B, C), патрубка подачи исходной канализационной сточной воды (E), отвода очищенной воды (F), блокираторов между секциями.

СНиП 2.04.03 85 Канализация и наружные сети и сооружения Статья 6.80. В зависимости от расхода сточных вод следует принимать:

• однокамерные септики — при расходе сточных вод до 1 м³/сут,

• двухкамерные — до 10 м³/сут

• трехкамерные — свыше 10 м³/сут.

Первая секция (зона А) септика напрямую соединяется с подводящей канализационной линией с одной стороны, а с другой - через систему блокиратора со второй секцией (зона В). Далее через блокиратор (гидрозатвор) с третьей секцией (зона С). Зона А выполняет роль первичного септического отстойника грубого осадка. В этой камере естественным образом осуществляется первостепенная, грубая очистка попадающих в септик бытовых стоков от взвешенных мелких и крупных частиц. На дне камеры оседает песок, мелкие картофельные очистки и т. д. (все, что может пройти через раковину на кухне или в санузле).

Вторая секция очистного сооружения (зона В), метантанк, выполняет роль анаэробного реактора. Здесь происходит разложение химических соединений, образовавшихся в результате использования различных моющих средств, средств личной гигиены и разложение органических соединений естественного происхождения.

Третья секция очистного сооружений (зона С) выполняет роль конечного осветлителя бытовых канализационных стоков. Путем окончательного гравитационного отстаивания взвешенных частиц, осветленные стоки достигают степени очистки до 65% от первоначального уровня загрязнения.

После прохождения септической части очистного сооружения сточные воды направляются на почвенную доочистку. В тех случаях, когда почвенная доочистка не может быть выполнена: уровень грунтовых вод слишком высок (≤0,4 м от уровня поверхности земли) или же требуется повышенное качество очистки сточных вод, используется капельный биофильтр (биосептик).

Для правильной работы системы очистки в септике переходные отверстия блокиратора должны располагаться ниже уровня плавающей пленки, но выше уровня поступившего осадка. Конструкция сооружения должна иметь достаточно герметичный корпус. Наличие гидрозатворов и блокираторов на входе и выходе в метантанк позволяет поддерживать в септике дефицит свободного кислорода, тем самым обеспечивая анаэробный процесс очистки бытовых хозяйственных стоков.

В метантанке, в реакционной зоне, в первую очередь работают факультативные микроорганизмы, затем метаногенные бактерии. Сам анаэробный процесс проходит в две стадии: — стадия кислого брожения: углеводы, белки и жиры распадаются до ряда низших жировых кислот: уксусная, масляная, муравьиная и пропиновая кислоты; двуокиси углерода, сероводорода, аммония, различных спиртов и других органических соединений. — стадия метанового брожения: жировые кислоты, спирты, различные органические соединения, сформировавшиеся на стадии кислого брожения, распадаются до водорода, двуокиси углерода и метана.

После очистки в метантанке бытовые стоки через перепуск поступают в третью секцию септика — в зону С, где органические соединения в результате анаэробных процессов переходят из растворенного состояния во взвешенное, после чего выпадают в осадок. Затем из зоны С' бытовые стоки поступают в фильтрующие слои почвы для последующей, окончательной доочистки. (Под анаэробными процессами, говоря простым языком, следует понимать переработку органических и неорганических отходов бактериями в ил).

Почвенная доочистка обязательна при использовании септика в качестве элемента очистного сооружения. Конструкция сооружения почвенной очистки определяется рабочим проектом и зависит от вида грунта, условий сброса бытовых стоков (требуемого качества очистки), уровня грунтовых вод, климатической зоны, рельефа местности, плана участка.

Расположение очистного сооружения определяется на стадии проектирования с индивидуальной привязкой в плане и повысоте к объекту застройки, при условии наличия следующей информации и характеристики участка: гидрогеологическая обстановка в месте предполагаемого размещения очистного сооружения, фильтрующая способность почвы, наличие карстовых пород, защищенность подземного водоносного горизонта, высота стояния грунтовых вод.

Гидроциклоны

Для механической очистки сточных вод от взвешенных веществ применяют открытые и напорные гидроциклоны рис.17. Открытые гидроциклоны применяют для выделения всплывающих и оседающих грубодисперсных примесей гидравлической крупностью свыше 0,2 мм/с и скоагулированной взвеси. Напорные гидроциклоны с применяют для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей главным образом минерального происхождения.

Рисунок 14. Гидроциклоны

Гидроциклоны используют в процессах осветления сточных вод, сгущения осадков, обогащения известкового молока, отмывки песка от органических веществ, в том числе нефтепродуктов. При осветлении сточных вод аппараты малых размеров обеспечивают больший эффект очистки. При сгущении осадков минерального происхождения применяют гидроциклоны больших диаметров (свыше150мм). Удельную гидравлическую нагрузку q_hc, м³/(м²·ч), для открытых гидроциклонов определяют по формуле: q_hc=3,6 K_hc U₀ ,

где U₀ - гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить для обеспечения требуемого эффекта, мм/с: K_hc – коэффициент пропорциональности, зависящий от типа гидроциклона и равный для гидроциклонов - без внутренних устройств-0,61; с конической диафрагмой и внутренним цилиндром - 1,98; многоярусного с центральными выпусками:

K_hc =0,75n_ti(D²_hc – d²_en)/ D²_hc,

где n_ti - число ярусов; D_hc -диаметр гидроциклона, м; d_en - диаметр окружности, на которой располагаются раструбы выпусков,м; многоярусного с периферийным отбором осветленной воды:

K_hc=0,75n'_ti(D²_hc–d²_d)/D²_hc,

где n'_ti - число пар ярусов; d_d - диаметр отверстия средней диафрагмы пары ярусов, м.

Производительность одного аппарата Q_hc, м³/ч, определяют по формуле:

Q_hc =0,785 q_hc D²_hc.

Удаление выделенного осадка из открытых гидроциклонов предусматривают непрерывное под гидростатическим давлением, гидроэлеваторами или механизированными средствами. Всплывающие примеси, масла и нефтепродукты задерживают полупогруженной перегородкой. Расчет напорных гидроциклонов производят исходя из крупности задерживаемых частиц и их плотности. Диаметр гидроциклона D'_hc определяют по табл. 7.

Таблица 7 Диаметр гидроциклона

D'hc, мм	60	80	100	125	160	200	250	320
U0,	15-35	18-40	20-50	25-60	30-70	35-85	40-110	45-150

Основные размеры напорного гидроциклона подбирают по дан-ным заводов-изготовителей. Давление на входе в напорный гидроциклон принимают: 0,15-0,4 МПа (1,5-4 кгс/см²) - при одноступенчатых схемах осветления и сгущения осадков и многоступенчатых установках, работающих с разрывом струи; 0,35-0,6МПа - при многоступенчатых схемах, работающих без разрыва струи. Число резервных аппаратов принимают:

при очистке сточных вод и уплотнении осадков, твердая фаза которых не обладает абразивными свойствами - один при числе рабочих аппаратов до 10,

- два - при числе до 15 и по одному на каждые десять при числе рабочих аппаратов свыше 15;

при очистке сточных вод и осадков с абразивной твердой фазой - 25% числа рабочих аппаратов.

Производительность напорного гидроциклона Q_hc, м³/ч, назначенных размеров рассчитывают по формуле:

Q_hc = 9,58 ∙10³ ∙d_en∙d_ex∙(g ∙ΔР) ^0,5 ,

где g - ускорение силы тяжести, м/с ; ΔР - потери давления в гидро-циклоне, МПа; d_en, d_ex -диаметры питающего и сливного патрубков, мм.

Диаметр сливного патрубка – d_en,м:

d_en=[0,08R²/sin(α/2)]^½,

где R–радиус цилиндрической части гидроциклона, м; α– угол конусности.

Эквивалентный диаметр питающего патрубка-d_ex, м; определяют по формуле:

d_ex = 0,925(R- 0,5h),

где h – толщина стенки сливного патрубка, м.

В зависимости от требуемой эффективности очистки сточных вод и степени сгущения осадков, обработка сточных вод в напорных гидроциклонах может осуществляться в одну, две или три ступени путем последовательного соединения аппаратов с разрывом и без разрыва струи.

Для сокращения потерь воды с удаляемым осадком шламовый патрубок гидроциклона первой ступени герметично присоединяют к шламовому резервуару. На первой ступени с используют гидроциклоны больших размеров, для задержания основной массы взвешенных веществ и крупных частиц взвеси, которые могут засорить гидроциклоны малых размеров, используемые на последующих ступенях установки.