3. Осаждение примесей в отстойниках

Отстойники являются основными сооружениями для механиче- ской очистки сточных вод, используются для удаления оседающих или всплывающих примесей сточных вод, главным образом, органических.

В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистной станции они подразделяются на первичные, устанав- ливаемые в начале технологической схемы перед сооружениями био- логической или физико-химической очистки, и вторичные - в конце схемы после биологической очистки.

По режиму работы различают отстойники периодического дейст- вия (контактные) и непрерывные (проточные). Первые применяются для очистки малых количеств сточных вод, вторые - для очистки лю- бых объемов загрязненных вод.

Отстойники разделяются на три основных конструктивных типа в зависимости от направления движения воды - вертикальные, горизон- тальные, радиальные. К отстойникам относят и осветлители, где одно- временно с отстаиванием сточная вода фильтруется через слой взве- шенного осадка, а также комбинированные сооружения - осветлители- перегниватели и двухъярусные отстойники, в которых наряду с освет- лением воды осуществляется сбраживание и уплотнение выпавшего осадка.

Тип отстойника и его конструкцию следует выбирать в зависимо- сти от производительности, концентрации и характера нерастворенных примесей в воде, способа обработки осадка, уровня стояния грунтовых

вод, местных условий площадки строительства. В каждом конкретном случае выбор типа отстойников должен определяться в результате тех- нико-экономического сравнения нескольких вариантов. Число первич- ных отстойников надлежит принимать не менее двух, вторичных - не менее трех. Вертикальные отстойники применяют при производитель- ности очистной станции до 20 тыс.м^з/сут, горизонтальные - свыше 15 тыс.м^з/сут, радиальные - свыше 20 тыс.м^з/сут, осветлители- перегниватели - до 30 тыс.м^з/сут, двухъярусные отстойники - до 10 тыс.м^з/сут.

В большинстве случаев эффект очистки в отстойниках составляет 50-70 % при продолжительности отстаивания 1-3 ч; эффективность ра- боты осветлителей достигает 70 %. Для улучшения отстаивания в сточную воду вводят коагулянты и флокулянты, способствующие уве- личению скорости осаждения взвешенных частиц.

Горизонтальные от- стойники представляют собой прямоугольные в плане резервуары, выпол- ненные из железобетона и оборудованные водорас- пределительными и водо- сборными устройствами

Рис.12.9. Горизонтальный отстойник

1 - водоподводящий лоток; 2 - привод скребко- вого механизма; 3 - скребковый механизм; 4 - водоотводящий лоток; 5 - отвод осадка

(рис.12.9). Вода поступает в отстойник с торцевой стороны. Для более равно- мерного распределения во-ды по сечению отстой- ника устраивают водорас-

пределительные и водосборные устройства в виде поперечных водо- сливов, дырчатых перегородок и желобов.

В отстойнике каждая частица движется с потоком воды в гори- зонтальном направлении со скоростью V и вниз под действием силы тяжести со скоростью U_o. Таким образом, скорость перемещения каж- дой частицы будет представлять равнодействующую двух этих скоро- стей. В отстойнике успеют осесть только те частицы, траектория кото- рых пересекает дно отстойника в пределах его длины.

Рабочая глубина отстойника Н=1,5-4 м, отношение длины к глу- бине L:Н=8-12 (до 20). Ширина отстойника В=(2-5)Н зависит от спосо- ба удаления осадка и обычно находится в пределах 6-9 м. Первичные отстойники спроектированы на производительность от 25 до 100 тыс.м^з/сут.

Длина горизонтального отстойника может быть определена:

_{L } V  H _, K(U_o  W )

где V - средняя расчетная скорость в проточной части отстойника, принимается 5-10 мм/с; U_o - гидравлическая крупность взвеси, мм/с; К =0,5 - коэффициент использования объема отстойника; W - вертикальная турбулентная состав- ляющая, W=0,05V.

Осадок, выпавший на дно отстойника, скребковым механизмом сгребается к иловому приямку, откуда удаляется плунжерным насосом. Уклон днища 0,005 в сторону бункера для сбора осадка.

Продолжительность отстаивания составляет 1-3 ч. Эффективность осаж- дения до 60 %.

Вертикальные отстойники пред- ставляют собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с кониче- ским днищем, образующим емкость для накопления осадка. Разл-ичные типы вертикальных отстойников отличаются конструкцией впускных и выпускных устройств. Наиболее рас-пространенным типом является отстой-ник с впуском во-

Рис.12.10. Вертикальный отстойник

1 - центральная труба; 2 - водосборный лоток; 3 - отстойная часть;

4 - отражательный щит; 5 - иловая труба

ды через центральную трубу, снабжен- ную в нижней части раструбом и отра- жательным щитом (рис.12.10).

Сточная вода подводится по цен- тральной трубе и спускается по ней вниз. При выходе из центральной трубы она меняет направление движения и медлен-

но поднимается вверх к периферийному водосборному лотку. Осажде- ние происходит в восходящем потоке, скорость которого равна 0,2-0,7 м/с. Высота зоны осаждения 2,7-3,8 м. Каждая частица движется с дой вверх со скоростью V и под действием силы тяжести вниз со ско- ростью U_o. При U_o  V частицы оседают, при U_o  V уносятся с ком воды вверх.

Эффективность осаждения в вертикальных отстойниках на 10- 20 % ниже, чем в горизонтальных.

Диаметр вертикальных отстойников 4-9 м, уклон стенок днища

50-60^о.

Вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим потоком во-

ды (рис.12.11) и с периферийным впуском жидкости отличаются только конструкцией впускных и выпускных устройств, однако они имеют в 1,3-1,5 раза большую производительность, чем с центральной трубой. Впускное устройство у них выполнено в виде кольцевого распределительного лотка переменного сечения с зубчатым во- досливом.

Рис.12 .11. Вертикальный

отстойник с нисходяще- восходящим потоком воды

1 - водоподводящая труба; 2 - приемная камера; 3 - зубчатый водослив; 4 - распределительный лоток; 5 - кольцевая перегород- ка; 6 - отвод осветленной воды

Диаметр вертикальных отстой- ников рассчитывают по формуле:

D 

где Q - расчетный расход сточных вод; К - коэффициент, принимаемый для верти- кального отстойника с центральной выпу-

скной трубой К=0,35, для других конструкций вертикальных отстойников

К=0,65-0,7; n – количество отстойников.

Радиальные отстойники представляют собой круглые в плане резервуары диаметром от 18 до 50 м и более. Они предназначены для очистки больших количеств сточных вод с высоким содержанием взве- сей (более 2000 мг/л).

Известны радиальные отстойники трех конструктивных модифи- каций - с центральным или периферийным впуском воды и вращаю- щимся сборно-распределительным устройством (УВР).

В отстойниках с центральным впуском (рис.12.12), вода поступа- ет по центральной трубе снизу вверх, а затем движется от центра к пе- риферии. Скорость течения при этом меняется от максимальной в цен- тре до минимальной на периферии, на середине радиуса она составляет 5-10 мм/с. Глубина проточной части отстойника 1,5-5 м, отношение диаметра к глубине D:Н=6-12 (до 30). Эффективность осаждения в них составляет 60 %.

Осадок, выпавший на дно отстойника, сгребается скребковым ме-

225

ханизмом, укреп- ленным на вращаю- щейся ферме, к при- ямку, расположен- ному в центре, отку- да удаляется на-

Рис.12.12. Радиальный отстойник

1 - труба для подачи воды; 2 - скребки; 3 – распре- делительная камера; 4 - приямок для сбора осадка;

5 - водослив; 6 - отвод осадка

сосом или под дей-ствием гидравли-ческого давления. В отстойниках с пери-ферийном впуском воды достигается в 1,2-1,3 раза большая эф- фективность очистки и в 1,3-1,6 большая производительность, чем в обычных радиальных отстойниках. Распределительное устройство представляет собой периферийный кольцевой лоток с зубчатым сливом или щелевыми донными отверстиями и полупрогруженную пе- регородку, которые образуют с бортом отстойника кольцевую зону, где происходит быстрое гашение энергии входящих струй, выделение и задержание плавающих веществ. Вода входит в рабочую зону отстой- ника через кольцевое пространство, образуемое нижней кромкой пере- городки и днищем, а отводится через центральную трубу.

Отстойники с вращающимся сборно-распределительны уст- ройством (УВР) позволяют отстаивать воду практически в статических условиях, при этом пропускная способность радиального отстойника повышается приблизительно на 40 %. Схема распределительного уст- ройства показана на рис.12.13.

Подача и отвод воды в таком отстойнике осуществляется через центральную чашу и сопрягающееся с ней радиальное подвижное уст- ройство, которое представляет собой желоб, разделенный перегород- кой на распределительный и сборный лотки.

Сточная вода равномерно поступает в отстойную зону по всей длине затопленного распределительного лотка через щелевое днище и распределительную решетку из вертикально подвешенных струена- правляющих лопаток. Осветленная вода отводится через водослив во- досборного лотка. Осадок сгребают скребками, укрепленными на фер- ме вращающегося устройства.

Рис.12.13. Схема вращающегося сбор- но-распределительного устройства

1 - центральная чаша; 2 - водораспредели- тельный лоток; 3 - разделяющая перего- родка; 4 - водосборный лоток; 5 - направ- ляющие лопатки; 6 - водозаборная кромка; 7 - кольцевой водосборный желоб; 8 - си- фон

Глубина зоны отста- ивания принимается 0,8-1,2 м, глубина лотка составляет 0,5-1,5 м. Эффективность ос- ветления достигает 65 %. Диаметр радиальных отстой- ников рассчитывается по той же формуле, что и радиус вертикальных отстойников, только коэффициент К ни-мается для обычных аль-ных отстойников равным 0,45, для отстойников с вра- щаю-щимся сборно- распределительным устрой- ством 0,85. Для увеличения эффективности отстаивания используют тонкослойные (трубчатые или пластин- чатые) отстойники. Они мо- гут быть вертикальными, ра- диальными или горизонталь-

ными; состоят из водораспределительной, водосборной и отстойной зон. В таких отстойниках отстойная зона делится трубчатыми или пла- стинчатыми элементами на ряд слоев небольшой глубины. При малой глубине отстаивание протекает быстро, что позволяет уменьшить раз- меры отстойников.

Тонкослойные отстойники классифицируются по следующим признакам: по конструкции наклонных блоков на трубчатые и полоч- ные; по режиму работы - периодического (циклического) и непрерыв- ного действия; по взаимному движению осветленной воды и вытес- няемого осадка - с прямоточным, противоточным и смешанным (ком- бинированным) движением.

Поперечное сечение трубчатых секций может быть прямоуголь- ным, квадратным, шестиугольным и круглым. Полочные секции мон- тируются из плоских или гофрированных листов и имеют прямоуголь- ное сечение. Они выполняются из стали, алюминия и пластмассы (по- липропилена, полиэтилена, стеклопластиков).

Практическая скорость потока для полочных элементов принима- ется 5-10 мм/с, для трубчатых элементов - до 20 мм/с. Трубки можно устанавливать с малым (до 5^о) и большим (до 45-60^о) наклоном. Труб-

чатый отстойник с небольшим наклоном работает периодически. Сна- чала проводят отстаивание, затем промывку трубок от осадка. Такие отстойники используются для осветления сточных вод с небольшим содержанием взвесей при расходах от 100 м^з/сут до 10 тыс.м^з/сут. Эф- фективность очистки 80-85 %.

В трубчатых отстойниках с большим наклоном вода проходит снизу вверх, а осадок непрерывно сползает по дну трубок в шламовое пространство. Так же работают пластинчатые отстойники (рис.12.14).

Рис. 12.14. Схема тонкослойных отстойников:а - трубчатый; б – пластинчатый

1 - корпус отстойника; 2 - пластины; 3 - шламоприемник

Эффективность трубчатых и полочных отстойников практически одинакова. Высоту тонкослойного пространства рекомендуется при- нимать 1-2 м, расстояние между пластинами 25-200 мм, длину 0,6-1 м.

Тонкослойные блоки могут устанавливаться в корпуса обычных отстойников. Продолжительность очистки в таких отстойниках состав- ляет 4-10 мин.

Применение тонкослойных элементов позволяет значительно со- кратить продолжительность отстаивания и, следовательно, объем от- стойников. Тонкослойные отстойники позволяют значительно интен- сифицировать процесс осаждения взвесей, на 60 % уменьшить площадь застройки и на 25-30 % повысить эффект осветления воды по сравне- нию с обычно применяемыми отстойниками.