Сооружения механической очистки сточных вод (отстаивание)

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.

2.2. Вертикальные отстойники

Вертикальный отстойник  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 u0 = v) находятся во взвешенном состоянии, третьи (с u0<iv) увлекаются вверх. Последние на своем пути встречают зону воды с массой взвешенных частиц, так называемый взвешенный слой. Проходя его и сталкиваясь с более крупными частицами, мельчайшие частицы укрупняются, что способствует их осаждению.

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 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.

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 #СТр 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.

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 заменена 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 ( 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.

 

 

 

 

2.3. Радиальные отстойники

Радиальный отстойник  представляет собой круглый в  плане резервуар ( 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.

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.

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 более 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%).

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 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.