Сооружения механической очистки сточных вод (отстаивание)

Сточная вода поступает в  песколовку по касательной. Особенностью песколовки является малая глубина ее проточной части. Нагрузку на песколовку принимают равной ПО м3/(м2-ч) (при максимальном притоке). Диаметр песколовки принимается не более 6 м.

Удаление задержанного песка  производится с помощью шнека.

При скоростях течения  в главном лотке 0,6—0,8 м/с задерживается около 90% песка (главным образом крупностью более 0,4 мм). Влажность задерживаемого песка при колебаниях нагрузки от 70 до 140 м3/(м2-ч) составляет 19—20%, зольность—94%, количество песка— от 14,5 до 40% крупностью менее 0,2 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Аэрируемые песколовки

Аэрируемые песколовки выполняются  в виде горизонтальных резервуаров. Вдоль одной из стенок на расстоянии 45—60 см от дна по всей длине песколовки устанавливают аэраторы, а под ними устраивают лоток для сбора песка. В поперечном сечении днищу придают уклон /== = 0,2...0,4 к песковому лотку для сползания в него песка. На  4.22 показаны схемы аэрируемых песколовок, применяемых в США.

Расчет аэрируемых песколовок производится из условия обеспечения  вращательной скорости по периметру поперечного сечения песколовки ивр=0,25...0,3 м/с, поступательной скорости иПост=0,08...0,12 м/с и продолжительности пребывания воды в песколовке 2—3 мин, которая рассчитывается на задержание песка с гидравлической крупностью и0— = 18 мм/с (песок крупностью 0,2 мм). Сточная вода под действием аэрации движется по спирали, и частицы песка выпадают в придонной области в сторону аэраторов.

Для поддержания величины ивр необходимо подавать воздух в объеме 3—5 м3 на I м2 площади поверхности песколовки в 1 ч. Вращательная скорость поддерживается постоянной вне зависимости от колебания притока сточных вод. Уменьшение поступательных   скоростей   течения при одном и том же времени пребывания жидкости в сооружении позволяет уменьшить длину песколовок и упрощает выгрузку осадка.

Постоянные скорости движения в аэрируемых песколовках обеспечивают непрерывное поддержание во взвешенном состоянии органических загрязнений и исключают выпадение последних в осадок. Кроме того, при аэрации и трении песчинок друг о друга песок отмывается от обволакивающих его органических загрязнений. Все это способствует получению в песколовках практически свободного от органических примесей осадка. Осадок из аэрируемых песколовок содержит до 90—95% песка и при длительном хранении не загнивает. Процесс отмывки песка улучшает и его осаждение.

Аэрируемая песколовка с  гидромеханической системой удаления песка, состоящей из пескового лотка и смывного трубопровода со спрысками, показана на  4.23.

Аэраторы песколовок могут  выполняться из пластмассовых труб с отверстиями диаметром d=3,l...5 мм и устанавливаются на глубине (0,7...0,75) Я. Для удобства осмотра, очистки и ремонта аэраторы должны легко подниматься на поверхность.

Для приема осадка в верхней  части пескового лотка имеется щель, которая закрывается клапанами при смыве осадка за счет повышения давления в лотке. Смывной трубопровод диаметром 159 мм укладывают по середине днища пескового лотка. С двух сторон нижней половины трубы через 0,4 м друг от друга приварены спрыски диаметром 10 мм, направленные в сторону выгрузки осадка. Осадок удаляют без выключения песколовки из работы.

Основными расчетными гидравлическими  параметрами являются расход и напор воды, подаваемой на смыв осадка в лотке.

Проведенные в МИСИ им. В. В. Куйбышева исследования позволили  установить, что транспортирование осадка гидромеханической системой начинается лишь в том случае, когда под действием вертикального фильтрационного потока промывной воды, выходящей из спрысков, происходит расширение и переход осадка из плотного неподвижного состояния в псевдоожиженное.

Задержанный песок гидроэлеваторами подается на отмывку в гидроциклоны, устанавливаемые над открыто расположенными Песковыми бункерами. Отделенная от песка вода из гидроциклона сбрасывается перед песколовками. Обработка осадка в гидроциклоне обеспечивает получение песка, практически свободного от органических примесей.

 

 

2. Отстойники

 

Классификация отстойников

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. 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.

Процесс отстаивания сточной  воды

Основным уравнением скорости осаждения (гидравлической крупности) взвешенных частиц в воде является формула Стокса

Формула Стокса верна при некоторых допущениях. Во-первых, частицы должны иметь форму шара. Поскольку взвешенные частицы далеки от шарообразной формы, вводится понятие «эквивалентный диаметр», который равен диаметру шарообразной частицы, имеющей одинаковую с данной частицей гидравлическую крупность.

Во-вторых, процесс осаждения  должен происходить в монодисперсной агрегативно-устойчивой системе, когда частицы имеют одинаковые размеры и при осаждении не меняют своей формы и размеров.

При отстаивании сточных  вод процесс происходит в полидисперсной агрегативно-неустойчивой системе с большим диапазоном размеров частиц, которые в процессе осаждения агломерируются, изменяют свою форму, плотность и размеры; вследствие этого изменяется и скорость их осаждения. Поэтому кинетику процесса осаждения или всплывания гру-бодисперсных примесей сточных вод устанавливают опытным путем в лабораторных условиях для сточных вод определенного состава.

Характеристику осаждения  взвешенных частиц выражают в виде графиков функциональной зависимости: эффекта отстаивания от продолжительности отстаивания или же эффекта отстаивания от гидравлической крупности частиц.

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

Глубина отстаивания Н  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.

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 м3/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 Си 2) допустимая конечная концентрация С2 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.

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. Горизонтальные отстойники

Горизонтальный отстойник  представляет собой прямоугольный  в плане резервуар, разделенный на несколько отделений. Обычно строят два или несколько параллельно работающих отделений отстой-пика, чтобы при чистке или ремонте одного из них не выключать из работы все сооружения.

Скорость перемещения  взвешенной частицы в отстойнике представляет собой равнодействующую вертикальной скорости осаждения частицы и0 пбд действием силы тяжести и скорости горизонтального движения воды v вдоль отстойника ( 4.28). Траектория движения частицы направлена здесь по равнодействующей этих двух скоростей. При заданных величинах Н, 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 ^«о, которая является наименьшей для данного отстойника. Ее называют охватываемой скоростью, т. е. гидравлической крупностью тех наиболе мелких взвешенных веществ, которые задерживаются отстойником указанной длины. Более мелкие частицы, скорость падения которых меньше и0, будут выноситься с водой.

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